Астрахань, Астраханская область, Россия
Россия
Для видового разнообразия организмов Каспийского моря характерно наличие не только видов-эндемиков, но и видов-интродуцентов. Особое внимание заслуживает кефаль сингиль (Liza aurata, Risso, 1810), которая в 30-е гг. XX в. была интродуцирована из Черного моря. На основе ихтиологических материалов, собранных в 2020–2023 гг. в средней части Каспийского моря, был проведен биологический анализ и анализ химический элементов (цинка, кадмия, никеля, марганца, железа, меди, хрома, кобальта, свинца) в мышечной ткани каспийского сингиля. Биологическому анализу были подвергнуты 178 экземпляров (75 % самки и 25 % самцы). Большую часть экземпляров составляли четырех- и пятигодовики. Обнаружено, что уровни содержания микроэлементов в организмах самок и самцов различны. Среднее содержание железа, цинка, хрома в мышечной ткани самок кефали выше, чем у самцов, а концентрация меди, кадмия, никеля, марганца, свинца выше у самцов, чем у самок. Значение содержания кобальта одинаково у всех возрастных групп самок и самцов кефали. Минимальное накопление микроэлементов отмечено у двухгодовиков, это связано с их небольшой массой. Содержание железа в мышечной ткани самок значительно выше, чем у самцов. С возрастом железо и кадмий аккумулируются в мышечной ткани обоих полов сингиля. У самок и самцов кефали наблюдается снижение концентрации свинца, марганца и никеля с возрастом, т. к. мышечная ткань отличается высоким метаболизмом в условиях повышенной физической нагрузки, что увеличивает потребность в микроэлементах.
кефаль, Каспийское море, мышечная ткань, микроэлементы
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. Иванов В. П., Комарова Г. В. Рыбы Каспийского моря. Астрахань: АГТУ, 2008. 223 с.
2. Садчиков А. П., Котелевцев С. В., Остроумов С. А. Исследование количественных характеристик детрита в водных экосистемах // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2020. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-kolichestvennyh-harakteristik-detrita-v-vodnyh-ekosistemah (дата обращения: 04.08.2025).
3. Войнар А. И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М.: Высш. шк., 1960. 544 с.
4. Марти В. Ю. О видовом составе кефали в Каспийском море // Рыбное хозяйство. 1940. № 1. С. 31.
5. Расс Т. С. Рыбные ресурсы европейских морей СССР и возможности их пополнения акклиматизацией. М.: Наука, 1965. 107 с.
6. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищ. пром-сть, 1966. 376 с.
7. ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов. М.: Стандартинформ, 2010. 8 с.
8. Куликова Е. Б. Промысел кефали на Каспийском море // Рыбное хозяйство. 1938. № 3. С. 3–4.
9. Пробатов С. Н. Теоретическое значение и практические результаты акклиматизации кефали в Каспийском море // Биологические основы рыбного хозяйства. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1959. С. 301–308.
10. Хорошко А. И. Биологические особенности кефалей, акклиматизированных в Каспийском море // Основные направления и перспективы рыбоводства в Каспийском и Азовском бассейнах. М.: ВНИРО, 1980. С. 56–65.
11. Томазо Г. И. Кефали северо-восточной части Черного моря // Тр. Новорос. биол. ст. 1940. Т. 11. Вып. 3. С. 226–231.
12. Thomson J. M. The Mugilidae of the world // Mem. Queensland. Mus. 1997. V. 41. P. 457–562.
13. Ермаков В. В., Тютиков С. Ф. Геохимическая экология животных. М.: Наука, 2008. 315 с.
14. Bryan G. W. Heavy metal contamination in the sea // Marine pollution. Amsterdam: Elsevier, 1976. P. 185–302.
15. Моисеенко Т. И., Кудрявцева Л. П., Гашкина Н. А. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология. М.: Наука, 2006. 261 с.
16. Зубкова В. М., Болотов В. П., Белозубова Н. Ю. Содержание и миграция тяжелых металлов в компонентах экосистем Волгоградского водохранилища // Аграрная наука. 2015. № 1. С. 14–16.
17. Гаврилова Д. А., Абдусамадов А. С., Дубовская А. В., Таибов П. С. Современное состояние репродуктивной системы кефали сингиля (Liza aurata, Risso) в западной части Каспийского моря // Юг России: экология, развитие. 2017. Т. 12. № 1. С. 44–53.
