Astrakhan, Astrakhan, Russian Federation
Russian Federation
The species diversity of the organisms of the Caspian Sea is characterized by the presence of not only endemic species, but also introduced species. Special attention should be paid to the singyle mullet (Liza aurata, Risso, 1810), which was introduced from the Black Sea in the 1930s. Based on ichthyological materials collected in 2020-2023 in the middle part of the Caspian Sea, a biological analysis and analysis of chemical elements (zinc, cadmium, nickel, manganese, iron, copper, chromium, cobalt, lead) in the muscle tissue of the Caspian crocodile was carried out. 178 specimens (75% females and 25% males) were subjected to biological analysis. Most of the copies were four- and five-year-olds. It was found that the levels of trace elements in the organisms of females and males are different. The average content of iron, zinc, and chromium in the muscle tissue of female mullets is higher than that of males, and the concentration of copper, cadmium, nickel, manganese, and lead is higher in males than in females. The cobalt content is the same for all age groups of female and male mullets. The minimal accumulation of trace elements is noted in two-year-olds, this is due to their low weight. The iron content in the muscle tissue of females is significantly higher than that of males. With age, iron and cadmium accumulate in the muscle tissue of both sexes of the male. Female and male mullets show a decrease in the concentration of lead, manganese and nickel with age, as muscle tissue is highly metabolized under conditions of increased physical activity, which increases the need for trace elements.
mullet, the Caspian Sea, muscle tissue, trace elements
Введение
Одним из важных компонентов экосистемы Каспийского моря является детрит. Формирование детрита происходит в результате осаждения взвешенных частиц органического вещества, активного речного стока с взвесями, полного жизненного цикла жизни гидробионтов, а также минеральных частиц с адсорбированными на них бактериями [1]. Детрит накапливает на своей поверхности зафиксированные в молекулах воды органические и неорганические вещества, бактерий, а также присутствующие в среде ферменты [2, 3]. В Каспийском море детрит не имеет существенного трофического значения для промысловых рыб, поэтому в 30-е г. XX в. были проведены широкомасштабные работы по интродукции молоди трех видов азово-черноморского вида кефалей (лобан, сингиль, остронос). Самопроизводящуюся популяцию в море составили остронос и сингиль, которые в настоящее время имеют промысловое значение. В работах [4, 5] В. Ю. Марти и Т. С. Расс отмечали, что интродуцирование сингиля в Каспийское море будет решением вопроса использования пастбищ для питания, которые мало популярны у других промысловых рыб. Каспийское море позволяет кефали найти оптимальные условия для существования популяции и ее активного размножения, поддержания стабильной численности, т. к. море соответствует необходимым составом источников получения питания, которое состоит из детрита, перифитона, мелких бентосных организмов [1].
Материалы и методы
В весенний период 2020–2023 гг. в средней части Каспийского моря был отобран ихтиологический материал популяции кефали. В уловах встречался только один вид – сингиль (Liza aurata, Risso, 1810). Биологическому анализу было подвергнуто 178 экземпляров сингиля, работа включала измерение промысловой длины, массы тела, установление пола и стадии зрелости гонад. Биологический анализ сингиля осуществлялся по общепринятой методике И. Ф. Правдина [6]. Работа по определению химических элементов в мышечной ткани кефали выполнена на базе кафедры «Гидробиология и общая экология» ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет». Определение железа, хрома, меди, свинца, никеля, кобальта, кадмия, марганца и цинка проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии в соответствии с ГОСТ 30178-96 [7]. В работе использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр Hitachi 180-50. Статистическую обработку данных осуществляли, используя программный продукт Microsoft Office Excel 2019.
Результаты и их обсуждение
Согласно исследованиям Е. Б. Куликовой [8], С. Н. Пробатова [9], А. И. Хорошко [10], черноморская форма кефали отстает по абсолютной длине и массе от сингиля в Каспийском море. Наше исследование линейно-весовых показателей сингиля соответствует этим результатам (табл. 1).
Таблица 1
Table 1
Линейно-весовые показатели сингиля (Liza aurata, Risso, 1810) в Каспийском и Черном морях
Linear weight indices of the singyle (Liza aurata, Risso, 1810) in the Caspian and Black Seas
|
Возрастная группа, лет |
Каспийское море, средняя часть (2020–2023 гг., наши данные) |
Каспийское море, |
Черное море, |
||
|
Абсолютная |
Масса, кг |
Абсолютная |
Масса, кг |
Абсолютная |
|
|
2 |
24 |
0,260 |
20,8 |
0,225 |
15,7 |
|
3 |
32 |
0,409 |
28,1 |
0,510 |
19,7 |
|
4 |
34 |
0,489 |
32,9 |
0,661 |
23,4 |
|
5 |
36 |
0,658 |
36,3 |
0,912 |
26,4 |
|
6 |
39 |
0,737 |
40,1 |
1,147 |
29,4 |
|
7 |
40 |
0,875 |
43,1 |
1,315 |
32,9 |
|
8 |
41 |
1,010 |
45,5 |
1,613 |
36,1 |
|
9 |
42 |
1,045 |
47,1 |
2,080 |
39,3 |
|
10 |
45 |
1,125 |
50,5 |
2,278 |
41,2 |
Для сравнения в наших данных объединены средние значения линейно-весовых показателей самцов и самок.
В исследовании участвовало 9 возрастных генераций от двух- до десятигодовиков. Средний возраст жизненного цикла кефали составлял 5,9 лет. Превалировали четырех- и пятигодовики. Биологическая характеристика исследуемых особей кефали в Каспийском море представлена в табл. 2.
Таблица 2
Table 2
Биологическая характеристика сингиля (Liza aurata, Risso, 1810) в Каспийском море (2020–2023 гг.)
Biological characteristics of the singyle (Liza aurata, Risso, 1810) in the Caspian Sea (2020-2023)
|
Самки |
Самцы |
||||||
|
Возрастная группа |
Количество, шт. |
Абсолютная длина, см |
Масса, кг |
Возрастная группа |
Количество, шт. |
Абсолютная длина, см |
Масса, кг |
|
2 |
12 |
25 ± 0,7 |
0,303 ± 0,09 |
2 |
3 |
23 ± 0,8 |
0,216 ± 0,10 |
|
3 |
18 |
33 ± 1,7 |
0,462 ± 0,20 |
3 |
6 |
31 ± 1,2 |
0,355 ± 0,04 |
|
4 |
25 |
34 ± 1,5 |
0,478 ± 0,12 |
4 |
9 |
33 ± 1,6 |
0,500 ± 0,10 |
|
5 |
22 |
37 ± 1,3 |
0,700 ± 0,09 |
5 |
8 |
35 ± 1,1 |
0,616 ± 0,17 |
|
6 |
19 |
39 ± 1,5 |
0,800 ± 0,10 |
6 |
6 |
38 ± 1,4 |
0,675 ± 0,12 |
|
7 |
14 |
41 ± 1,4 |
0,865 ± 0,20 |
7 |
5 |
40 ± 1,9 |
0,885 ± 0,18 |
|
8 |
11 |
42 ± 1,7 |
1,060 ± 0,18 |
8 |
4 |
40 ± 1,9 |
0,960 ± 0,15 |
|
9 |
8 |
43 ± 1,3 |
1,045 ± 0,20 |
9 |
3 |
40 ± 1,9 |
0,970 ± 0,17 |
|
10 |
5 |
45 ± 0,9 |
1,125 ± 0,16 |
10 |
– |
|
|
Микроэлементы проникают в организм рыб под влиянием геохимического фона среды, что является индикатором степени природно-техногенных гидрохимических аномалий [12]. Антропогенная нагрузка тесно связана с накоплением микроэлементов, которые являются биологически активными веществами и влияют на организм гидробионтов. Темп аккумулирования элементов сопоставим с темпом метаболизма, который зависит от возраста и веса [13]. На функционирование организма оказывают влияние различные факторы, в том числе и микроэлементы, которые в больших концентрациях оказывают негативное влияние [14]. Рыбы с помощью механизма константности владеют способностью регулировать уровень микроэлементов в своих органах и тканях [15].
Большую часть организма рыбы составляет мышечная ткань. Тяжелые металлы попадают в молекулы мышечной ткани посредством серного мостика, в процессе синтеза специфических белков [16, 17]. В ходе исследования были выявлены биологические особенности накопления микроэлементов в мышечной ткани кефали Каспийского моря. Согласно полученным данным накопление железа у самок и самцов сингиля имеет сходную динамику. С возрастом накопление железа более выражено у самок. Отмечена максимальная концентрация у самок-десятигодовиков (93,13 ± 3,7 мг/кг сухого вещества), у самцов-девятигодовиков (62,13 ± 2,4 мг/кг сухого вещества). В общем среднее содержание железа, по сравнению с другими микроэлементами, имеет высокие значения, что показывает его активное накопление в мышечной ткани сингиля (рис. 1).
Рис. 1. Среднее значение содержания железа в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 1. The average value of the iron content in the muscle tissue of singyle females and males
Детальный разбор полученных данных показал, что аккумуляция цинка в мышечной ткани сингиля не происходит. Четырехгодовики самок накапливают цинка в средней концентрации 50,4 ± 2,1 мг/кг сухого вещества, а самцы 49,3 ± 1,8 мг/кг сухого вещества, т. е. половых различий в накоплении цинка в мышечной ткани у сингиля не выявлено (рис. 2).
Рис. 2. Среднее значение содержания цинка в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 2. The average zinc content in the muscle tissue of singyle females and males
Наибольшее количество меди выявлено у семигодовиков самок и самцов сингиля (2,91 ± 0,8 и 3,10 ± 1,1 мг/кг сухого вещества соответственно). Минимальная концентрация данного металла у двухгодовиков составляла 0,79 ± 0,3 и 0,98 ± 0,4 мг/кг сухого вещества у самок и самцов соответственно. Уровень содержания меди в мышечной ткани выше у самок, чем у самцов (рис. 3).
Рис. 3. Среднее значение содержания меди в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 3. The average value of copper content in the muscle tissue of singyle females and males
Максимальное количество кадмия было обнаружено у девятигодовиков сингиля (0,35 ± 0,03 и 0,41 ± 0,04 мг/кг сухого вещества у самок и самцов соответственно), при этом концентрация элемента в мышцах самцов выше, чем у самок. Полученные данные показывают, что кадмий с увеличением возраста рыб имеет тенденцию к накоплению в мышечной ткани, что может привести к нарушению окислительных процессов в организме кефали (рис. 4).
Рис. 4. Среднее значение содержания кадмия в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 4. The average value of cadmium content in the muscle tissue of singyle females and males
Хром аккумулировали в большей степени семигодовики (0,32 ± 0,06 и 0,20 ± 0,04 мг/кг сухого вещества у самок и самцов соответственно). Следует отметить, что концентрация хрома в мышечной ткани у самок сингиля выше, чем у самцов (рис. 5).
Рис. 5. Среднее значение содержания хрома в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 5. The average value of chromium content in the muscle tissue of singyle females and males
Высокая концентрация никеля отмечалась у самцов-трехгодовиков и составляла 0,17 ± 0,03 мг/кг сухого вещества. У самок максимальная кумуляция прослеживалась в возрастной группе 4-х лет – 0,15 ± ± 0,02 мг/кг сухого вещества. Низкая концентрация никеля у самок и самцов сингиля наблюдалась у двухгодовиков (0,10 ± 0,01 и 0,11 ± 0,01 мг/кг сухого вещества соответственно). Следует отметить, что никель у исследуемых экземпляров кефали не накапливался с возрастом (рис. 6).
Рис. 6. Среднее значение содержания никеля в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 6. The average value of nickel content in the muscle tissue of singyle females and males
Содержание кобальта в мышечной ткани сингиля имело одинаковую концентрацию у исследуемых возрастных групп самок и самцов и составляло 0,01 мг/кг сухого вещества. Кобальт и никель являются компонентами нескольких ферментов, поэтому предполагается, что в биологическом действии они взаимозаместимы. Концентрация никеля в органах и тканях организмов выше, чем концентрация кобальта [4]. В наших данных прослеживается аналогичная динамика концентрации и распределения кобальта в мышечной ткани кефали (рис. 7).
Рис. 7. Среднее значение содержания кобальта в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 7. The average value of cobalt content in the muscle tissue of singyle females and males
Наибольшее содержание марганца в организме сингиля выявлено у пятигодовиков (0,55 ± 0,1 и 0,56 ± 0,1 мг/кг сухого вещества у самок и самцов соответственно). Содержание марганца более выражено у самцов кефали во всех возрастных группах, выявленные различия в значениях концентрации марганца в мышечной ткани недостоверны (p > 0,05) (рис. 8).
Рис. 8. Среднее значение содержания марганца в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 8. The average value of manganese content in the muscle tissue of singyle females and males
В мышечной ткани самок и самцов сингиля максимальные значения накопления свинца зафиксированы у пятигодовиков (1,57 ± 0,11 и 1,61 ± 0,11 мг/кг сухого вещества соответственно). Содержание свинца более выражено у самцов кефали во всех возрастных группах. Кумулятивные особенности свинца в мышечной ткани сингиля возрастают у пятигодовиков, в пик их репродуктивной активности. Начиная с шестигодовиков данная тенденция идет на спад (рис. 9).
Рис. 9. Среднее значение содержания свинца в мышечной ткани самок и самцов сингиля
Fig. 9. The average value of lead content in the muscle tissue of singyle females and males
Различия в накоплении микроэлементов у самок и самцов обусловлено биологическими особенностями и репродуктивными потребностями рыб сингиля. Для обеспечения успешного оплодотворения икры самцы накапливают Cu, Cd, Ni, Co, Mn, Pb в больших количествах, чем самки. А у самок прослеживается активное накопление Fe, Zn, Cr, что, скорее всего, связано с активным ростом половых клеток.
Заключение
Кефаль является организмом-интродуцентом Каспийского моря. Кормовая база кефали состоит в основном из детрита, который слабо используется другими промысловыми рыбами. Полученные нами данные линейно-весовых показателей сингиля Каспийского моря превосходят данные черноморской формы в росте и весе, что соответствует ранее полученным исследованиям других ученых. В исследованной популяции кефали 75 % составляли самки и 25 % самцы. В ходе проведенного исследования выявлены особенности аккумуляции Fe, Zn, Cu, Cd, Cr, Ni, Co, Mn, Pb мышечной тканью самок и самцов сингиля. Установлено, что значения содержания микроэлементов у самок и самцов различны. Показано, что среднее содержание Fe, Cd с возрастом увеличивается. Концентрация Zn у четырехгодовиков больше, чем в других возрастных группах. Наибольшее содержание Cu, Cr выявлено у семигодовиков. У самцов сингиля максимальными значениями Ni отличались трехгодовики, у самок четырехгодовики. Содержание Co в мышечной ткани сингиля имело одинаковую концентрацию у исследуемых возрастных групп самок и самцов. Показано, что накопление Mn пятигодовиками выше, чем другими возрастными группами, а среднее содержание Pb выше у шестигодовиков. Преобладание данных элементов связано с определенной фазой онтогенеза рыб, потребность в данных элементах возрастает в период активного репродуктивного периода.
1. Ivanov V. P., Komarova G. V. Ryby Kaspijskogo morya [Fishes of the Caspian Sea]. Astrahan', AGTU, 2008. 223 p.
2. Sadchikov A. P., Kotelevcev S. V., Ostroumov S. A. Issledovanie kolichestvennyh harakteristik detrita v vodnyh ekosistemah [Investigation of quantitative characteristics of detritus in aquatic ecosystems]. Samarskaya Luka: problemy regional'noj i global'noj ekologii, 2020, no. 2. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-kolichestvennyh-harakteristik-detrita-v-vodnyh-ekosistemah (accessed: 04.08.2025).
3. Vojnar A. I. Biologicheskaya rol' mikroelementov v organizme zhivotnyh i cheloveka [The biological role of trace elements in the body of animals and humans]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1960. 544 p.
4. Marti V. Yu. O vidovom sostave kefali v Kaspijskom more [About the species composition of mullet in the Caspian Sea]. Rybnoe hozyajstvo, 1940, no. 1, p. 31.
5. Rass T. S. Rybnye resursy evropejskih morej SSSR i vozmozhnosti ih popolneniya akklimatizaciej [Fish re-sources of the European seas of the USSR and the possibility of their replenishment by acclimatization]. Moscow, Nauka Publ., 1965. 107 p.
6. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniyu ryb [Fish Study Guide]. Moscow, Pishchevaya promyshlennost' Publ., 1966. 376 p.
7. GOST 30178-96. Syr'e i produkty pishchevye. Atom-no-absorbcionnyj metod opredeleniya toksichnyh elementov [Raw materials and food products. Atomic absorption method for the determination of toxic elements]. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 8 p.
8. Kulikova E. B. Promysel kefali na Kaspijskom more [Mullet fishing in the Caspian Sea]. Rybnoe hozyajstvo, 1938, no. 3, pp. 3-4.
9. Probatov S. N. Teoreticheskoe znachenie i prakticheskie rezul'taty akklimatizacii kefali v Kaspijskom more [Theoretical significance and practical results of mullet acclimatization in the Caspian Sea]. Biologicheskie osnovy rybnogo hozyajstva. Tomsk, Izd-vo Tom. un-ta, 1959. Pp. 301-308.
10. Horoshko A. I. Biologicheskie osobennosti kefalej, akklimatizirovannyh v Kaspijskom more [Biological features of mullets acclimatized in the Caspian Sea]. Osnovnye napravleniya i perspektivy rybovodstva v Kaspijskom i Azovskom bassejnah. Moscow, VNIRO, 1980. Pp. 56-65.
11. Tomazo G. I. Kefali severo-vostochnoj chasti Chernogo morya [Mullets of the northeastern part of the Black Sea]. Trudy Novorossijskoj biologicheskoj stancii, 1940, vol. 11, iss. 3, pp. 226-231.
12. Thomson J. M. The Mugilidae of the world. Mem. Queensland. Mus., 1997, vol. 41, pp. 457-562.
13. Ermakov V. V., Tyutikov S. F. Geohimicheskaya ekologiya zhivotnyh [Geochemical ecology of animals]. Moscow, Nauka Publ., 2008. 315 p.
14. Bryan G. W. Heavy metal contamination in the sea. Marine pollution. Amsterdam, Elsevier, 1976. Pp. 185-302.
15. Moiseenko T. I., Kudryavceva L. P., Gashkina N. A. Rasseyannye elementy v poverhnostnyh vodah sushi: tekhnofil'nost', bioakkumulyaciya i ekotoksikologiya [Dispersed elements in land surface waters: technophilicity, bioaccumulation, and ecotoxicology]. Moscow, Nauka Publ., 2006. 261 p.
16. Zubkova V. M., Bolotov V. P., Belozubova N. Yu. Soderzhanie i migraciya tyazhelyh metallov v komponentah ekosistem Volgogradskogo vodohranilishcha [The content and migration of heavy metals in the components of the Volgograd reservoir ecosystems]. Agrarnaya nauka, 2015, no. 1, pp. 14-16.
17. Gavrilova D. A., Abdusamadov A. S., Dubovskaya A. V., Taibov P. S. Sovremennoe sostoyanie reproduk-tivnoj sistemy kefali singilya (Liza aurata, Risso) v zapadnoj chasti Kaspijskogo morya [The current state of the reproductive system of the Singyle mullet (Liza aurata, Risso) in the western Caspian Sea]. Yug Rossii: ekologiya, razvitie, 2017, vol. 12, no. 1, pp. 44-53.
