В связи с антропогенным загрязнением окружающей среды все большее внимание уделяется проведению регулярного мониторинга воды, почв, растений, животных, продуктов питания [1, 2, 9, 22, 35–38].
Наибольшее количество потенциально опасных химических веществ, включая тяжелые металлы, поступает в организм с пищевыми продуктами [1, 10, 22, 47]. Это в значительной мере связано с биологической активностью химических элементов [23, 26], которые оказывают влияние не только на интерьер живых организмов [18–20, 32, 45], но и на генетическую структуру популяций [42].
Рыбная промышленность имеет важное значение для обеспечения продовольственной безопасности страны, включая в себя вопросы добычи и переработки рыбы, морского зверя, водорослей, китов, морских беспозвоночных в пищевую, техническую, медицинскую и кормовую продукцию [3, 26]. Рыбы – это важный объект для научных исследований [13, 15, 24, 42]. Сведения о микроэлементном составе органов и тканей рыб показывают направленность биохимических процессов, протекающих в организмах гидробионтов, позволяют судить об экологическом состоянии водной экосистемы и о возможности применения данного вида продукта в пищу людей [4, 44].
Жабры рыб – это орган, непосредственно контактирующий с водой, который является наиболее уязвимым, так как обеспечивает активный транспорт растворенного в воде кислорода. Жабры рыб очень чувствительны к посторонним примесям и токсичным веществам в водной среде [5], что отражается на морфологии жабр [11, 25] и на изменении физико-химического состава [41]. Поэтому определение содержания тяжелых металлов в жабрах судака Новосибирского водохранилища с целью оценки гидрохимического состояния водоема является особенно актуальным.
Материалы и методы исследования
Работа выполнена на базе лаборатории биохимии ГНУ СибНИИЖ. Исследования были проведены на судаке обыкновенном в возрасте 3,3–4,4 года, который был выловлен в Новосибирском водохранилище. Для исследования были взяты 30 проб жабр. Концентрации тяжелых металлов определялись методом атомно-абсорбционной спектрометрии (АСС) на атомно-абсорбционном спектрометре АА-7000 Shimadzu по ГОСТ 30178-96.
Полученные данные обработаны методом вариационной статистики с использованием программы Microsoft Excel. Тестирование соответствия имеющихся распределений нормальным проводили при помощи критерия Колмогорова – Смирнова. Достоверность разности между средними значениями оценивали с помощью критерия Стьюдента (td – критерий) и Фишера F(?).
Результаты исследования и их обсуждение
Данные по содержанию тяжелых металлов в жабрах судака обыкновенного представлены в табл. 1.
Выявлены значительные различия между способностью жабр судака к аккумуляции микроэлементов. Достоверно было доказано, что основной путь поступления Zn, Sr и Cd в организм рыб происходит через жабры [39, 40]. В жабрах в наибольшей степени концентрируется железо в сравнении с другими органами и тканями судака. Повышенная аккумуляция железа в жабрах объясняется тем, что оно стимулирует кроветворение и усиливает процессы дыхания в клетках. Нами также было изучено содержание тяжёлых металлов в чешуе и костной ткани судака Новосибирского водохранилища [12–14, 17]. Исследованиями установлено, что в жабрах судака концентрация меди меньше, чем в костной ткани, в 1,7 раза, марганца – в 1,5 раза. Концентрация железа и цинка превышает содержание данных микроэлементов в чешуе в 1,5 и 1,1 раза соответственно. Основной функцией железа в организме рыб является перенос кислорода и участие в окислительных процессах. Соединения железа в больших дозах вызывают гипоксию вследствие осаждения хлопьев гидроокиси на жабрах и снижения содержания кислорода в воде при окислении закисного железа. Так, при изучении накопления в жабрах железа различными семействами рыб, обитающих в реке Уй, высокая концентрация наблюдалась у представителя семейства окуневые (род судак) [33, 34]. Под воздействием цинка установлено повышение количества эритроцитов и уровня гемоглобина, увеличивается доля больших лимфоцитов и общее количество лейкоцитов. Однако соли цинка в повышенной концентрации вызывают коагуляцию слизи жабр рыб, их гибель от удушья.
Выявлен широкий размах фенотипических изменений в уровне тяжелых металлов в жабрах. Низкая индивидуальная изменчивость характерна для содержания цинка, тогда как вариация других элементов была во много раз выше. Если в жабрах и костной ткани индивидуальная изменчивость уровня Zn была одинаковой и низкой, то в чешуе она выше в 5 раз. Различия в индивидуальной концентрации химических элементов в органах и тканях обусловлены как их функцией, условиями среды, так и наследственными факторами. Это было подтверждено в ряде исследований [6, 8, 21, 23, 46].
Таблица 1
Содержание химических элементов в жабрах, мг/кг
|
Элемент |
|
? |
CV |
lim |
Отношение крайних вариантов |
|
Zn |
77,57 ± 1,03 |
5,64 |
7,3 |
65,0:88,6 |
1:1,4 |
|
Fe |
96,93 ± 5,65 |
30,94 |
31,9 |
60,0:175,0 |
1:2,9 |
|
Mn |
10,31 ± 0,60 |
3,29 |
31,9 |
6,7:18,3 |
1:2,7 |
|
Cu |
2,52 ± 0,19 |
1,03 |
40,7 |
1,7:7,5 |
1:4,4 |
|
Pb |
0,84 ± 0,06 |
0,35 |
41,5 |
0,3:1,7 |
1:5,8 |
|
Cd |
0,03 ± 0,004 |
0,020 |
74,5 |
0,01:0,1 |
1:10 |
