Как известно, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами вызывает нарушения различных функций организма, в связи с чем необходим эффективный мониторинг экосистем, особенно в промышленно развитых регионах. Обычно анализируется содержание поллютантов в почве, воде и воздухе, что сопряжено со значительными затратами труда и времени; при этом биотический компонент экосистем остается за пределами внимания исследователей. Весьма перспективным является апимониторинг, предполагающий использование в качестве индикаторов медоносных пчел - распространенных и доступных животных, являющихся важным звеном трофической цепи. Однако прежде необходимо установить, в какой степени ткани пчел и их продукты отражают избыточное поступление металлов в организм, и косвенно - состояние экосистемы.
Для исследования параметров пчелы как биоиндикатора загрязнения среды тяжелыми металлами (на примере железа) нами был поставлен эксперимент, в котором избыточное поступление металла моделировалось путем введения в корм пчел железосодержащих добавок. Концентрация железа в корме пчел опытных групп по сравнению с контролем была выше в 5 и 10 раз. Все эксперименты длились в течение 2-х месяцев, после их завершения из контрольных и опытных семей были отобраны пробы меда из свежезапечатанных сотов, воска, перги и молочка из ячеек с расплодом, а также пчелы на разных стадиях развития (от яйца до имаго). Уровень железа в образцах был определен методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
В ходе исследований были получены данные о динамике уровня железа в организме пчел на протяжении индивидуального развития особей. Они показали, что накопление железа в теле пчелы в процессе онтогенеза носит довольно неравномерный характер. В нормальных условиях концентрация элемента в сухом веществе пчел минимальна на стадии яйца в первые 3 суток, и остается сравнительно невысокой в первые три дня после вылупления личинок (4 - 6 сутки с момента откладки яиц), когда особи питаются молочком, секретируемым гипофарингеальными железами рабочих пчел. Однако на 7 - 8 сутки уровень железа резко возрастает, что связано, по-видимому, с изменением характера поступающего корма: личинки начинают потреблять смесь меда и перги, где концентрация железа выше, чем в молочке. На 10 сутки поступление корма (а следовательно - железа) прекращается, и общее содержание элемента остается постоянным вплоть до имагинальной стадии. Вообще за все время личиночной стадии усваивается примерно 1 - 2 мкг железа, причем 90 - 99 % этого количества накапливается в период с 7 по 9 сутки. В тканях взрослых пчел концентрация железа в норме составляет 80 - 174 мкг/г сухого вещества. Она максимальна в грудных мышцах и минимальна - в ногах и крыльях, что вероятнее всего, связано с различной метаболической активностью тканей.
Динамика уровня железа в теле развивающихся пчел меняется при его повышенном поступлении. Выраженность эффекта зависит от концентрации железа в рационе. При пятикратном повышении дозы железа в корме уровень элемента в тканях яиц почти не выходит за пределы нормы, но на стадии личинки возрастает, как правило, в 3 раза. При десятикратном увеличении железа в рационе эти сдвиги заметнее. Содержание железа в тканях яиц увеличивается примерно в 2 раза, личинок - в 4 - 5 раз, предкуколок и куколок - в 6 - 8 раз. В теле имаго наиболее заметно увеличивается уровень железа в кишечнике и покровах брюшка (в 8 - 10 раз).
Наряду с накоплением железа в тканях возрастает и его содержание в продуктах пчел. Наиболее заметны изменения уровня железа в меде: в условиях 5- и 10-кратного увеличения доз железа в корме концентрация в меде повышается примерно в 2 и 10 раз соответственно. В перге и молочке концентрация элемента, наоборот, достаточно стабильна.
Полученные результаты говорят о возможности использования пчел и некоторых их продуктов в качестве биоиндикаторов загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. В дальнейшем планируется выявить критический уровень поступления железа, при котором появляются изменения его содержания в биосредах. Подобные эксперименты необходимо провести и по отношению к другим тяжелым металлам - кобальту, никелю, свинцу, марганцу, меди, цинка и др., что позволит всесторонне изучить медоносную пчелу в качестве тест-объекта системы биомониторинга.
Мы считаем, что создание системы мониторинга окружающей среды с помощью пчел (апимониторинга) позволит эффективно отслеживать состояние экосистем, а также обеспечит предпосылки для создания в стране экологически чистого пчеловодства.