ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА КОРМОВЫХ БЕНТОСНЫХ ОРГАНИЗМОВ ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
№ 3
, 2016
Рубрики: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
Авторы:
1.
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии
(канд. биол. наук; научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и физиологии)
Тип:
Статья
Страницы:
с 115
по 121
Статус:
Опубликован
Получено:
05.09.2016
Одобрено:
25.09.2016
Опубликовано:
25.09.2016
Классификаторы:
УДК [543.421/.423:543.39]:[551.351.2:577.58:577.118]
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
грунт, донные отложения, пресноводные моллюски, морские моллюски, микроэлементы
Аннотация (русский):
Проведено количественное определение таких микроэлементов, как никель, кобальт, свинец, марганец, медь, цинк в грунтах и моллюсках (раковина, мягкие ткани, раковина вместе с мягкими тканями моллюска) пресноводных водоемов дельты р. Волги (тип грунта - песчаный, илистый; виды моллюсков - Dreissena polymorpha , Anodonta cignea , Vivaparus vivaparus ) и Северном Каспии (тип грунта - ракуша, песок + ракуша; виды моллюсков - Cerastoderma edule , Mytilaster lineatus ). Проанализировано 90 образцов грунта и 250 образцов моллюсков. Исследование содержания металлов в донных отложениях моря и в грунтах пресноводных водоемов в зависимости от типа грунта и глубины показало, что в донных отложениях моря микроэлементы по их средней концентрации можно расположить в следующий убывающий ряд: Pb > Ni > Zn > Co > Cu > Mn, в донных отложениях водоемов - Co > Ni > Pb > Zn > Cu > Mn. Установлены видовые отличия по микроэлементному составу у пресноводных моллюсков (в зависимости от степени концентрации элементов в грунте водоемов) и морского зообентоса (в зависимости от фракционного состава донных отложений и глубины обитания моллюсков).
Проведено количественное определение таких микроэлементов, как никель, кобальт, свинец, марганец, медь, цинк в грунтах и моллюсках (раковина, мягкие ткани, раковина вместе с мягкими тканями моллюска) пресноводных водоемов дельты р. Волги (тип грунта - песчаный, илистый; виды моллюсков - Dreissena polymorpha , Anodonta cignea , Vivaparus vivaparus ) и Северном Каспии (тип грунта - ракуша, песок + ракуша; виды моллюсков - Cerastoderma edule , Mytilaster lineatus ). Проанализировано 90 образцов грунта и 250 образцов моллюсков. Исследование содержания металлов в донных отложениях моря и в грунтах пресноводных водоемов в зависимости от типа грунта и глубины показало, что в донных отложениях моря микроэлементы по их средней концентрации можно расположить в следующий убывающий ряд: Pb > Ni > Zn > Co > Cu > Mn, в донных отложениях водоемов - Co > Ni > Pb > Zn > Cu > Mn. Установлены видовые отличия по микроэлементному составу у пресноводных моллюсков (в зависимости от степени концентрации элементов в грунте водоемов) и морского зообентоса (в зависимости от фракционного состава донных отложений и глубины обитания моллюсков).
Ключевые слова:
грунт, донные отложения, пресноводные моллюски, морские моллюски, микроэлементы
грунт, донные отложения, пресноводные моллюски, морские моллюски, микроэлементы
Введение Накопление микроэлементов в водоемах находится в непосредственной зависимости от состава и типа грунтов, наличия мелкодисперстных частиц - основных сорбентов элементов. Речной сток наносов является одним из важнейших факторов, обусловливающих пространственную неоднородность концентраций металлов в донных отложениях водоемов. Кроме того, речной сток способствует формированию в поверхностном слое осадков в зависимости от донного рельефа, резких переходов от одного типа отложений к другому (илистых, песчаных, ракушечных) [1]. Моллюски являются составной частью кормовой базы рыб любого водоема, кроме того, они выступают основными организмами-деструкторами отмирающей органики. Через моллюсков проходят потоки микроэлементов, которые впоследствии откладываются в донные осадки. Моллюски способны поглощать элементы и из окружающей среды [2]. Целью исследования явился анализ микроэлементного состава пресноводных и морских бентосных кормовых организмов промысловых рыб. Материалы и методы исследования В ходе исследований было проанализировано 90 образцов грунта и 250 образцов моллюсков (раковина, мягкие ткани, раковина вместе с мягкими тканями моллюска), отобранных в водоемах дельты р. Волга (тип грунта - песчаный, илистый; виды моллюсков - Dreissena polymorpha, Anodonta cignea, Vivaparus vivaparus) и Северном Каспии (тип грунта - ракуша, песок + ракуша; виды моллюсков - Cerastoderma edule, Mytilaster lineatus). Пробы отбирались и подготавливались по существующему стандарту по отбору и подготовке проб для химического анализа грунтов [3]. Микроэлементы (никель, кобальт, свинец, марганец, медь, цинк) определялись по методическим указаниям атомно-абсорбционного анализа [4, 5] на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Hitachi 180-50». Результаты исследований Микроэлементы в пресноводных грунтах. Максимальными концентрациями из изученных нами микроэлементов в илистых грунтах р. Кривая Болда и песчаных грунтах р. Волга характеризуется цинк с диапазоном концентраций 14,35-22,4 мг/кг, концентрации никеля, свинца и марганца находятся в диапазоне 9-14 мг/кг, минимальные концентрации отмечены у эссенциальных микроэлементов - кобальта и меди (4,65-5,4 мг/кг). Рис. 1. Содержание металлов в грунтах пресноводных водоемов Микроэлементы в пресноводных моллюсках. Накопление микроэлементов представителями пресноводной малакофауны находится в прямой зависимости от степени концентрирования элементов в грунтах водоемов. Для сравнения микроэлементного состава пресноводных моллюсков были выбраны 3 вида - дрейссена, беззубка и живородка, обитающие как на илистых (р. Кривая Болда), так и на песчаных (р. Волга) грунтах (табл. 1). Данные моллюски являются эврибионтами, поэтому способны обитать на обоих типах грунтов, что является их биологической особенностью. В ходе исследований было установлено, что в раковинах и мягких тканях дрейссены, обнаруженной в песчаных грунтах р. Волга, содержание почти всех элементов (за исключением марганца и цинка) были больше, чем в илистых грунтах р. Кривая Болда. Концентрация таких элементов, как свинец, марганец, медь и цинк в мягких тканях моллюска из р. Волга порой была в 1,5-2 раза больше, чем в мягких тканях моллюска из р. Кривая Болда. В беззубке, отобранной из р. Кривая Болда, содержание элементов было выше, чем в моллюске из р. Волга, за исключением меди и цинка. Большие различия отмечались также в степени накопления ряда элементов в река Волга и Кривая Болда. Например, свинца в раковинах было больше почти в 8 раз, цинка в мягких тканях - почти в 4 раза, а марганца - в 18 раз! В живородке, так же как и в беззубке, наибольшее накопление элементов отмечалось в моллюсках, отобранных из р. Кривая Болда. Анализ значений коэффициента концентрации (Кк) в системе моллюски-грунт (табл. 1) выявил, что у дрейссены в р. Кривая Болда (на песчаных грунтах) этот показатель составляет 0,7-1,6, т. е. моллюск не является организмом-концентратором изученных элементов, кроме меди, которая концентрируется мягкими тканями моллюска (Кк = 2,9). Этот же вид из р. Волга, но обитающий на илистых песках, является концентратором свинца, который накапливается как раковинами, так и мягкими тканями, а также меди и цинка, накапливающихся телом моллюска. Противоположную динамику имеет этот показатель у беззубки, обитающей на песчаных грунтах р. Кривая Болда. Беззубка в целом обладает повышенной концентрирующей способностью по отношению к никелю, кобальту и свинцу, а также к марганцу и цинку, которые накапливаются мягкими тканями. Этот же вид из р. Волга (илистые грунты) не является концентратором изученных микроэлементов, кроме меди и цинка, накапливающихся в теле гидробионта. Еще одна особенность установлена для раковины живородки, которая, по сравнению с ее телом, обладает повышенной утилизирующей способностью по отношению к никелю, кобальту и свинцу, а также к меди и цинку, накапливающимся мягкими тканями. Данная особенность обнаруживается у живородки как в р. Кривая Болда, так и в р. Волга. Таблица 1 Содержание микроэлементов в моллюсках водоемов дельты р. Волги Вид моллюска Место отбора проб Глубина, м Тип грунтов Микроэлементы, мг/кг сухой массы Ni Co Pb Mn Cu Zn Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Dreissena polymorpha Кривая Болда 2 П 12,90 ± 1,6 9,80 ± 1,6 7,00 ± 1,1 5,70 ± 0,1 18,60 ± 2,2 13,40 ± 1,2 13,10 ± 1,9 12,50 ± 0,7 3,90 ± 0,7 15,60 ± 2,4 21,90 ± 3,1 29,40 ± 2,4 Кк 1,04 0,8 1,06 0,86 1,6 1,2 0,9 0,86 0,7 2,9 0,98 1,3 Волга 2 И 18,45 ± 0,05 11,35 ± 0,15 10,45 ± 0,15 5,70 ± 0,1 20,15 ± 0,15 21,55 ± 0,05 5,75 ± 0,25 2,35 ± 0,25 5,15 ± 0,15 29,35 ± 0,25 4,50 ± 0,1 49,90 ± 0,7 Кк 1,7 1,05 1,25 0,7 2,1 2,2 0,5 0,2 1,1 6,4 0,3 3,5 Anodonta cignea Кривая Болда 2 П 28,10 ± 0,1 28,40 ± 3,81 13,40 ± 0,8 15,10 ± 3,8 52,00 ± 3,6 41,70 ± 4,2 8,30 ± 0,7 118,87 ± 5,63 4,90 ± 0,7 7,90 ± 0,7 6,20 ± 2,2 116,85 ± 9,8 Кк 2,3 2,3 2,0 2,3 4,6 3,6 0,57 8,2 0,9 1,5 0,27 5,2 Волга 2 И 12,05 ± 0,25 9,50 ± 0,2 4,85 ± 0,05 10,25 ± 0,15 6,60 ± 0,2 15,30 ± 0,1 3,45 ± 0,15 6,50 ± 0,1 4,40 ± 0,2 14,00 ± 0,5 8,40 ± 0,2 30,5 5± 3,6 Кк 1,1 0,88 0,58 1,2 0,7 1,6 0,3 0,6 0,94 3,0 0,6 2,1 Vivaparus vivaparus Кривая Болда 2 П 30,00 ± 1,2 16,80 ± 3,84 17,40 ± 1,2 8,60 ± 0,01 55,65 ± 1,55 18,00 ± 0,2 1,50 ± 0,1 9,30 ± 0,5 5,80 ± 1,10 17,10 ± 2,9 12,10 ± 3,1 71,70 ± 5,5 Кк 2,4 1,3 2,6 1,3 4,9 1,6 0,1 0,6 1,07 3,2 0,5 3,2 Волга 2 И 21,50 ± 0,25 9,10 ± 0,1 13,85 ± 0,15 12,90 ± 0,1 50,80 ± 0,2 28,20 ± 0,2 3,25 ± 0,15 1,10 ± 0,1 6,60 ± 0,2 9,55 ± 0,25 19,50 ± 0,1 30,10 ± 0,1 Кк 2,0 0,8 1,7 1,5 5,3 2,9 0,27 0,09 1,4 2,1 1,4 2,1 Примечание. П - песчаный; И - илистый. Микроэлементы в донных отложениях Северного Каспия. Степень накопления микроэлементов в донных отложениях зависит от их фракционного состава - максимальным количеством из исследованных нами элементов характеризуется свинец - от 36,2 до 55,8 мг/кг сухого вещества (рис. 2). Никель накапливается чуть меньше - 17,8-29 мг/кг. Минимальные концентрации были отмечены у таких металлов, как медь (3,6-6,0 мг/кг) и марганец (0,8-5,6 мг/кг). Рис. 2. Содержание металлов в донных отложениях моря Микроэлементы в морских моллюсках. Микроэлементный состав моллюсков моря зависит как от фракционного состава донных отложений, так и от глубины распространения гидробионтов. Так, в церастодерме, обитающей на ракушечнике, содержание микроэлементов увеличивается с глубиной (табл. 2). Минимальные количества изученных микроэлементов отмечены у церастодермы, отобранной с глубины 15 м на песчано-ракушечных грунтах (эта закономерность присуща как раковинам, так и мягким тканям). Микроэлементный состав митилястера характеризуется, во-первых, более высокими концентрациями элементов по сравнению с церастодемой, а, во-вторых, при увеличении глубины и переходе от грунта песчано-ракушечного к ракушечному происходит уменьшение концентрации изученных микроэлементов. Представляет интерес не только абсолютное содержание микроэлементов в моллюсках, но и коэффициент концентрации их организмом относительно грунта (табл. 2). Выявлено, что все минимальные значения соответствуют концентрации свинца в мягких тканях церастодермы, а все максимумы характерны для цинка в теле данного моллюска. Абсолютно обратная картина концентрации свинца и цинка наблюдается у митилястера. Изучение зависимости микроэлементного состава моллюсков в зависимости от глубины обитания моллюсков показало следующее. Органы церастодермы, обнаруженной на глубинах от 9-28 м, не отличалась стабильным увеличением или уменьшением концентраций элементов в зависимости от глубины - их накопление было волнообразным (табл. 2). В организме митилястера, обитающего на глубине 20 м, концентрация элементов уменьшалась с увеличением глубины. Таблица 2 Содержание микроэлементов в моллюсках Северного Каспия Вид моллюска Станция Глубина, м Тип грунта Микроэлементы, мг/кг сухой массы Ni Co Pb Mn Cu Zn Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Раковина Мягкие ткани Cerastoderma edule 2 9 Р 20,30 ± 3,6 14,80 ± 0,6 10,60 ± 0,93 3,53 ± 0,2 27,86 ± 3,1 6,33 ± 1,15 0,93 ± 0,09 0,43 ± 0,01 3,27 ± 0,5 5,57 ± 1,65 1,27 ± 0,1 34,7 ± 2,15 Кк 1,14 0,8 1,1 0,4 0,8 0,17 0,75 0,3 0,9 1,5 0,92 24,8 6 15 П + Р 16,30 ± 1,72 12,57 ± 0,8 10,60 ± 1,5 2,53 ± 0,65 30,20 ± 2,4 7,50 ± 0,9 0,27 ± 0,02 0,30 ± 0,01 3,17 ± 0,3 3,87 ± 0,67 2,10 ± 0,3 37,10 ± 2,6 Кк 0,85 0,7 0,9 0,2 0,7 0,2 0,4 0,4 0,84 1,02 1,05 18,5 7 25 Р 33,70 ± 3,2 26,40 ± 2,8 15,16 ± 1,2 4,23 ± 0,1 63,20 ± 3,9 6,00 ± 0,6 0,43 ± 0,02 0,37 ± 0,01 6,70 ± 0,35 3,43 ± 0,55 5,43 ± 1,1 46,67 ± 4,7 Кк 1,2 0,9 1,2 0,35 1,2 0,1 0,3 0,3 1,2 0,6 0,12 1,1 8 28 П + Р 58,20 ± 4,7 18,37 ± 0,9 12,30 ± 0,75 3,60 ± 0,4 33,07 ± 2,15 6,23 ± 0,72 0,43 ± 0,01 0,30 ± 0,01 3,43 ± 0,25 3,77 ± 0,2 1,76 ± 0,4 44,53 ± 3,3 Кк 2,9 0,9 0,85 0,26 0,6 0,1 0,08 0,05 0,6 0,7 0,06 1,5 Mytilaster lineatus 6 15 П + Р 34,33 ± 2,8* 17,73 ± 0,84* 66,10 ± 4,7* 1,43 ± 0,01* 9,26 ± 1,5* 11,60 ± 1,6* Кк 1,8 1,4 1,6 1,7 2,4 5,8 7 25 Р 25,43 ± 2,9* 13,83 ± 2,1* 50,73 ± 5,1* 0,80 ± 0,02* 6,53 ± 1,2* 11,73 ± 1,25* Кк 0,9 1,2 0,98 0,66 1,08 0,26 Примечание. * - раковина вместе с мягкими тканями моллюска; П + Р - песок + ракуша; Р - ракуша. Заключение При анализе микроэлементного состава грунтов было установлено, что в пресноводных грунтах в большей степени концентрируется кобальт, тогда как в морских - свинец. Грунты пресноводных водоемов характеризуются относительно низкой биофильностью марганца, меди и цинка, как и донные отложения Северного Каспия, концентрации этих элементов значительно ниже их концентраций в литосфере. Более высокие значения концентрации характерны для кобальта, никеля и свинца. Средние концентрации микроэлементов в морских донных отложениях представляют собой следующий убывающий ряд: Pb > Ni > Zn > Co > Cu > Mn, в донных отложениях водоемов - Co > Ni > Pb > Zn > Cu > Mn. Для каждого вида моллюска характерны свои спектры и максимумы содержания металлов в определенных частях организма. Следует отметить, что в пресноводных водоемах моллюски накапливают больше свинца в раковинах, цинка - в мягких тканях. Накопление в наибольших концентрациях этих же элементов наблюдается у морских моллюсков. Причиной таких колебаний могут служить различия в экологии и физиологии моллюсков.
1. Брицке М. Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.: Химия, 1982. 232 с.
2. ГОСТ 17.4.4.02-1984. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. М.: Стандартинформ, 2008.
3. Неверова Н. В., Аксенов А. С. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов бентосными организмами класса Oligochaeta и класса Insecta (сем. Hironomidae) // Экология арктических и приарктических территорий: материалы Междунар. симпоз. Архангельск, 2010. С. 101-103.
4. Патин С. А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. 350 с.
5. Прайс С. В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. М.: Мир, 1976. 355 с.
