Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

СВЯЗЬ БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ВОДОЕМОВ РЕКИ ВОЛГИ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ С ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ЖИВОТНЫХ ПРИ СКРЫТЫХ ФОРМАХ ГИПОМИКРОЭЛЕМЕНТОЗОВ

Воробьев В.И. 1 Воробьев Д.В. 1 Семчук Н.М. 1 Добренький М.Н. 1 Пучков М.Ю. 1 Полковниченко А.П. 1 Захаркина Н.И. 1 Щербакова Е.Н. 1 Казунина Е.Т. 1 Хисметов И.Х. 1
1 ГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»
В результате многолетних исследований авторами установлено, что количество определяемых металлов широко варьирует и зависит от гидрохимического и гидрологического режимов. Исследованы сезонные динамики железа, марганца, меди, ванадия, никеля, молибдена, кобальта, селена и олова в водоемах Волго-Каспийского бассейна (река, рыбоводные пруды и море). Выявлено, что в последние 10–15 лет уровни исследованных металлов в воде и общих пробах планктонного сообщества снизились и практически не превышают принятых значений ПДК. Установлено, что уровень цинка, марганца, меди, ванадия, олова и висмута в органах и тканях всех видов карповых, окуневых и осетровых рыб в период 2010–2011 гг. в 5–7 раз ниже, чем их содержалось у этих видов рыб в прошлом веке. Выявлено, что в последние двадцать лет водоемы Волго-Каспия значительно самооочистились и уровень тяжелых металлов в них приблизился к природному естественному биогеохимическому микроэлементному фону. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-04-00621 а.
микроэлементы
животные
рыбы
гипомикроэлементоз
1. Лукъяненко В.И. Токсикология рыб. – М.: Пищепромиздат, 1967. – 78 с.
2. Воробьев В.И. Биогеохимия и рыбоводство. – Саратов: Литера, 1993. – 273 с.
3. Воробьев Д.В. Адаптация рыб и растений к тяжелым металлам / Д.В. Воробьев, В.И. Воробьев // Естественные науки. – Астрахань, 2007. – № 4 (21). – С. 16–18.
4. Воробьев Д.В. Физиологическая характеристика карповых рыб в условиях дельты р. Волги / Д.В. Воробьев, В.И. Воробьев // Естественные науки. – Астрахань. – 2008. – № 1 (22). – С. 15–17.
5. Воробьев Д.В. Коррекция морфо-физиологических показателей при комбинированном гипоэлементозе растущих свиней препаратами селена, йода и меди в биогеохимических условиях их недостатка // Естественные науки. – Астрахань, 2011. – № 4 (37). – С. 92–97.
6. Воробьев Д.В. Разработка физиолого-биогеохимической парадигмы как теоретической основы применения микроэлементов в животноводстве региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, И.Х. Хисметов, В.И. Воробьев // Фундаментальные исследования,– М., 2012. – № 11 (часть 1). – С. 66–69.
7. Воробьев Д.В. Использование физиолого-биогеохимической парадигмы для диагностики гипоэлементозов и их коррекции у сельскохозяйственных животных // Известия Саратовского университета. Серия Химия, Биология, Экология. – Саратов, 2012. – Т. 12., Вып.2. – С. 60–63.
8. Воробьев Д.В. Современная биогеохимическая ситуация региона Нижней Волги. – Саарбрюккен, Германия: LAP LAMBERT, 2012. – 125 с.

Одной из важных проблем физиологии животных, а также и рыбоводных процессов является изучение микроэлементного состава воды и выяснение диапазона возможных концентраций элементов в конкретных рыбохозяйственных водоемах и микроэлементный статус различных гидробионтов, в т.ч. рыб [2, 3, 5, 6, 7]. Можно считать доказанным, что содержание микроэлементов в природных водах предопределяется многими биогеохимическими факторами [2]. При этом отсутствие даже одного элемента или его низкий уровень может привести к эндемическим заболеваниям сельскохозяйственных животных и разводимых рыб, а избыточное количество металлов – к различным токсикозам гидробионтов [1, 2, 3, 4, 8].

В настоящее время накоплен значительный опыт применения недостающих в среде микроэлементов как биостимуляторов при инкубации икры различных видов рыб [2, 3, 4, 8]. С другой стороны, многие тяжелые металлы, поступая в водоемы вместе с промышленными и сельскохозяйственными стоками особенно в период 1960–1990 гг., вызывали загрязнение водоемов дельты Волги и Северного Каспия и изменяли физиологический статус водных организмов, отрицательно влияли на их функциональное состояние. В то же время в последние годы у ряда сельскохозяйственных животных в изучаемом регионе установлены скрытые формы гипомикроэлементозов.

Целью работы явилось обобщение результатов многолетнего (1968–2010 гг.) мониторинга содержания алюминия, ванадия, висмута, железа, кобальта, марганца, меди, молибдена, никеля, селена, олова, свинца, серебра, титана и цинка в питьевой воде, используемой в животноводстве и различных рыбохозяйственных и естественных водоемов дельты р. Волги и Северного Каспия, а также выяснение особенностей динамики микроэлементного состава воды, планктона и различных видов рыб в зависимости от сезона года и специфики водоема, т.е. изучение биогеохимической ситуации водных экосистем реки Волги и Северного Каспия.

Сбор проб воды на содержание металлов проводился ежегодно на р. Волге (13 станций) и в районе Северного Каспия (7 станций) в различные гидрологические периоды. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-01292.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате многолетних исследований было выяснено, что количество определяемых атомно-абсорбционным методом металлов и селена флуорометрически широко варьирует и зависит от гидрохимического и гидрологического режимов (табл. 1).

В реке максимальные количества железа наблюдались ежегодно в период весеннего половодья (до 60 мкг/л), в осеннюю межень – 8 мкг/л. Концентрация меди в воде дельты р. Волги во время весеннего паводка составляла 5–7, а в осеннюю межень понижалась до 2–4 мкг/л. Ванадий, никель и молибден имели сходную сезонную динамику. По-видимому, значительные количества железа, меди, ванадия, никеля и молибдена поступают в Волгу преимущественно с поверхностными водами.

Своеобразна сезонная динамика марганца в реке, имеющая два явно выраженных максимума: весной – в апреле (12–16 мкг/л) и летом – в июле (до 25 мкг/л). Повышение концентраций этого элемента летом обусловлено, видимо, поступлением его в реку с грунтовыми водами и из разлагающихся органических соединений. Количество марганца осенью составляло 2–7 мкг/л. Содержание марганца в придонных слоях воды было достоверно выше, чем у поверхности (Р < 0,05).

В воде нагульных и выростных прудов содержание алюминия, железа, меди и марганца было значительно выше, чем в те же сезоны в воде в естественных водоемах дельты Волги.

Концентрация железа, меди, никеля и марганца в воде нагульных прудов Астраханской области достоверно повышается от весны к осени (Р < 0,05). Аналогичная тенденция, но менее ярко выраженная, наблюдалась и в выростных прудах. Это объясняется, по-видимому, внесением кормов, а также переходом названных элементов в растворенное состояние за счет разложения органических веществ. Определенную роль в процессе обогащения воды микроэлементами играет и интенсивное, особенно в условиях аридного климата, испарение воды. Кроме того, мы считаем, что экскременты растительноядных рыб, содержащие значительное количество микроэлементов, играют в данном случае роль своеобразных микроудобрений прудов в летний период. Минимальные количества микроэлементов обнаружены в воде зимовальных прудов особенно после зимовки в них рыб.

В море сезонную динамику удалось наблюдать лишь для железа. Как правило, микроэлементный состав воды на различных станциях Северного Каспия был разнороднее, чем в реке. В придонных слоях морской воды содержались в отдельные годы заметные количества молибдена и серебра.

В воде изучаемых водоемов обнаружены следовые уровни кобальта, селена, висмута и олова. Содержание цинка в воде оказалось довольно стабильным для большинства станций наблюдения и было даже несколько меньшим, чем для большинства рек СССР [2, 3].

Для обеспечения нормальных физиолого-биогеохимических условий разведения и обитания рыб к составу воды предъявляются более жесткие требования, чем к питьевой воде для животных. Однако следует отметить, что пока не все уровни токсикантов в воде регламентируются законом, о чем убедительно говорят прочерки в графе ПДК (таблица).

В частности, рассматривая результаты нашего многолетнего анализа по Волго-Каспийскому бассейну, мы можем констатировать, что в последние 10–15 лет уровни кобальта, меди, никеля, марганца, селена, свинца и цинка в воде и общих пробах планктонного сообщества практически не превышают принятых значений ПДК и достоверно (в 3–7 раз) снизились, т.к. большинство заводов на р. Волге не работает, а фермеры почти не применяют минеральных удобрений на полях из-за их высоких цен. Нами установлено, что организм сазана содержит больше микроэлементов, чем организмы растительноядных рыб. Особенно много металлов обнаружено в органах и тканях осетровых (мышцы, печень, гонады) в период 70–80-х годов двадцатого века. Уровень цинка, марганца, меди, ванадия, олова и висмута в органах и тканях всех видов карповых, окуневых и осетровых рыб в период 2010–2011 гг. в 5–7 раз ниже, чем их содержалось у этих видов рыб в прошлом веке (Р < 0,05).

Содержание микроэлементов в воде (в мг/л) и планктоне (мг/кг)

Элемент

ПДК в воде водоемов*

Дельта Волги

Северный Каспий

Рыбоводные пруды Лиманского и Камызякского районов

Общие пробы планктона р. Волги и Сев. Каспия (1970–1990)

Общие пробы планктона р. Волги и Сев. Каспия (2010–2012)

Санитарно-бытовых

Рыбохозяйственных

Алюминий

0,005–0,050

0,001–0,020

0,005–0,124

51200 ± 150

1104 ± 74

Ванадий

0,001–0,004

0,000–0,007

менее 0,0004

63 ± 7,9

21 ± 1,6

Висмут

менее 0,0003

менее 0,0003

менее 0,0003

20 ± 3,8

2,7 ± 0,3

Железо

0,5

0,005–0,061

0,006–0,050

0,014–0,106

8015 ± 519

1417 ± 22

Кобальт

1,0

0,01

менее 0,0004

менее 0,0004

менее 0,0004

72 ± 7,9

12 ± 0,51

Марганец

0,002–0,027

0,001–0,003

0,002–0,070

6011 ± 558

420 ± 22

Медь

0,1

0,01

0,001–0,008

0,002–0,007

0,001–0,017

49 ± 3,8

3,6 ± 0,7

Молибден

1,0

0,0004–0,006

0,0004–0,0014

менее 0,0004

23 ± 4,4

3,9 ± 0,9

Никель

0,1

0,01

0,002–0,005

0,000–0,004

0,001–0,006

61 ± 3,2

7,7 ± 1,1

Олово

менее 0,0008

менее 0,0008

менее 0,0008

7,2 ± 1,3

2,8 ± 0,7

Свинец

0,1

0,1

0,000–0,010

0,000–0,012

0,000–0,013

6,2 ± 1,9

3,2 ± 1,5

Серебро

менее 0,0003

0,000–0,004

менее 0,0003

63 ± 3,9

5,2 ± 1,3

Титан

0,1

0,000–0,004

0,000–0,003

0,001–0,004

3,8 ± 0,7

1,6 ± 0,6

Цинк

1,0

0,01

0,007–0,009

0,001–0,02

0,004–0,10

639 ± 97

19,9 ± 1,7

Заключение

Эти биогеохимические изменения являются результатом остановки работы и разрушения многих промышленных предприятий и неиспользования до 50 % пахотных земель в Волго-Каспийском и других регионах России, что способствует самоочищению водоемов.

Все разговоры и публикации о том, что якобы происходит загрязнение тяжелыми металлами Волго-Каспийского региона и его различных водоемов хотя еще и продолжаются, не имеют никаких научных оснований и служат определенным прикрытием для окончательного разграбления водных ресурсов, якобы уменьшающихся не из-за браконьерства, а по причине отрицательного влияния тяжелых металлов, пестицидов и гербицидов на рыб и других гидробионтов. В последние двадцать лет водоемы Волго-Каспия значительно самооочистились и уровень тяжелых металлов в них приблизился к природному естественному биогеохимическому микроэлементному фону.

Нам представляется, что полученные данные следует учитывать специалистам аквакультуры.

Рецензенты:

Дубина Д.Ш., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии Астраханской государственной медицинской академии, г. Астрахань;

Федорова Н.Н., д.м.н., профессор кафедры «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань.

Работа поступила в редакцию 26.02.2014.

Библиографическая ссылка

Воробьев В.И., Воробьев Д.В., Семчук Н.М., Добренький М.Н., Пучков М.Ю., Полковниченко А.П., Захаркина Н.И., Щербакова Е.Н., Казунина Е.Т., Хисметов И.Х. СВЯЗЬ БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ВОДОЕМОВ РЕКИ ВОЛГИ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ С ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ЖИВОТНЫХ ПРИ СКРЫТЫХ ФОРМАХ ГИПОМИКРОЭЛЕМЕНТОЗОВ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 5-1. – С. 59-62;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33786 (дата обращения: 16.12.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252