Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ОРГАНИЗМА ПЧЕЛ В УСЛОВИЯХ ПРИГОРОДНЫХ ПАСЕК

Калашникова М.В. 1 Сидорова К.А. 1 Пашаян С.А. 1 Матвеева А.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»
Результаты проведенных исследований свидетельствует, что химический состав отдельных фрагментов организма пчел, обитающих в разных экологических условиях, колеблется. Уровень макро- и микроэлементов в отдельных фрагментах тела пчел (голова, грудь, брюшко, крылья, ноги) определяли методом спектрального анализа. В результате исследования выявлена территориальная и тканевая специфичность в накоплении тяжелых металлов медоносными пчелами. Причем, пчелы в большей степени содержат такие вещества, как железо, свинец, что связанно с высоким содержанием этих веществ в окружающей среде данной территории. Установлено, что интенсивное накопление железа, свинца и меди происходит в брюшках пчел, никеля, марганца – в крыльях, цинка – в ногах. Выявленное наличие тяжелых металлов в тканях пчел изучаемых территорий указывает на аккумуляцию и включение этих элементов в процессы метаболизма данных насекомых, которые, образуя высокотоксичные канцерогенные соединения, загрязняют продукты пчеловодства.
пчелы
химические элементы
пасека
макро-
микроэлементы
поллютанты
1. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 200 с.
2. Занилов А.Х. Динамика распределения тяжелых металлов в торфяных низинных почвах в зависимости от их фосфатного уровня: дис. … канд. сел.-хоз. наук: 06.01.04. – СПб., 2005. – 173 с.
3. Кашина Г.В. Эколого-токсикологические основы защиты медоносных пчел от болезней и вредителей: Автореф. дис. д-ра биол. наук, экология. – Красноярск, 2009. – 39 с.
4. Крейн Е. Пчеловодство мира в прошлом и настоящем: пер. с англ. А. Воровича; под ред. Т. Губиной // Пчела и улей. – М.: Изд-во «Колос», 1969. – С. 15–29.
5. Лебедев В.И. Экологическая чистота продуктов пчеловодства журнал / В.И. Лебедев, Е.А. Мурашова // Пчеловодство. – 2003. – № 4. – С. 18–21.
6. Ломаев Г.В. Магнитные параметры пчел Apis mellifera (L.), полученные сквид-магнитометрией / Г.В. Ломаев, Н.В. Бондарева // Биофизика. – 2004. – Т. 49, № 6. – С. 1118–1120.
7. Пашаян С.А. Содержание тяжелых металлов в организме пчел на пасеках Зауралья / С.А. Пашаян, К.А. Сидорова, Н.М. Столбов, М.В. Калашникова // Наука – сельскому хозяйству: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Курган: Изд-во «Зауралье», 2003. – С. 281–184.
8. Синтюрина А.В. К вопросу о патогенном действии бензапирена, как загрязнителя окружающей среды / А. В. Синтюрина, А. Б. Бигалиев // Вестник КазНУ. Серия экологическая. – 2009. – № 1(24). – С. 14–21.
9. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. // М.: Недра, 1991. – 335 с.
10-. Walker M.M. Attached magnets impair magnetic field discrimination by honeybees / M.M. Walker, M.E. Bitterman // J. Exp. Biol. – 1989. – Vol. 141. – P. 447–451.

Уже в начале прошлого века доказана связь между пчелами и содержанием металлов в окружающей среде [4]. Большая часть химических элементов в определенных концентрациях необходима для жизнедеятельности живых организмов, при содержании же их в почве в избыточном количестве микроэлементы накапливаются в растениях, от которых по трофической цепи передаются пчелам и далее, через продукты пчеловодства, человеку [5, 3, 7].

Наши исследования проводились на пчелиных семьях пасек, расположенных в п. Боровое Тюменского района и в г. Тюмени. Из 20 семей пар-аналогов отбирали пробы подмора пчел по 300 г. Тела пчел тщательно расчленяли, затем методом спектрального анализа определяли уровень макро- и микроэлементов в отдельных фрагментах тела пчел (головках, грудках, брюшках, крылышках, ножках). Биохимические показатели гемолимфы пчел определяли на полуавтоматическом анализаторе «Clima MC-15» по общепринятым методикам.

В результате проведенных исследований установлены определенные колебания количества тяжелых металлов в тканях пчел изучаемых территорий, более интенсивное накопление поллютантов выявлено в брюшках пчел.

Общеизвестно, что свинец содержится в выбросах предприятий металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии и автотранспорта. По результатам наших исследований степень накопления свинца более выражена у пчел городской территории, причем интенсивнее этот процесс выявлен в ножках (до 0,175 ± 0,002 мг/кг) и в брюшках (до 0,947 ± 0,001 мг/кг) пчел.

Наличие в большом количестве данного металла в организме пчел связано с их образом жизни и питания. Установлены отличия по содержанию свинца в исследуемых группах: если в брюшках разница составляет 10,21 %, то в ножках достигает 74,31 %, в крыльях 70,25 %.

Что касается никеля, то он также проявляет разные концентрирующие свойства. Значительное накопление никеля происходит в крыльях пчел (до 0,326 ± 0,001 мг/кг – п. Боровое; 0,188 ± 0,001 мг/кг – в г. Тюмени). Так, у пчел с пасеки в п. Боровое содержание никеля в головах, ногах и крыльях превышает аналогичные показатели пчел г. Тюмени на 68,63; 75,69 и 42,25 % соответственно. Тогда как в брюшках и грудках пчел г. Тюмени содержание никеля оказалось выше аналогичных показателей пчел п. Боровое на 54,34 и 57,79 % соответственно.

Никель является опасным поллютантом, поступающим в окружающую среду с выбросами металлообрабатывающих предприятий, а также в связи с растущими темпами сжигания угля и нефти [8]. Осадки сточных вод и некоторые фосфатные удобрения – один из источников поступления никеля в почвы. Техногенное загрязнение значительно сказывается на концентрации никеля в растениях: надземные части растений накапливают большие количества никеля, поступающего из атмосферы, повышенные его концентрации были зарегистрированы в ягодах и семенах [2].

В основе магниторецепции пчел лежит взаимодействие внешнего магнитного поля с кристаллами магнетита – биогенного железосодержащего соединения, обладающего свойствами феррита [10]. По мнению Ломаева Г.В. (2004), накопление железа в онтогенезе пчел носит неравномерный характер, и под воздействием внешних факторов обмен и минерализация железа изменяются, сдвигается начало минерализации. Избыточное поступления железа приводит к повышению его концентрации в тканях независимо от стадии развития пчелы, что влечет изменение его распределения в организме [6]. Нами установлено повышенное содержание железа в брюшках пчел (г. Тюмени – 0,143 ± 0,0001 г/кг в п. Боровое – 0,092 ± 0,0001 г/кг), далее крылья (г. Тюмень – 0,022 ± 0,0001 г/кг, п. Боровое – 0,022 ± 0,0001 г/кг), в остальных фрагментах тела наблюдалось более равномерное распределение этого элемента.

В организме важнейшие биохимические функции выполняет цинк. Благодаря этому элементу происходят десятки ферментативных реакций, процессы деления и созревания клеток, он способствует синтезу белков и обеспечивает метаболизм нуклеиновых кислот. Тем не менее избыток цинка препятствует усвоению других минералов, особенно марганца, меди, железа и селена. При определении цинка его накопление наблюдалось в ногах и брюшках пчел до 84,375 ± 0,004 и 13,181 ± 0,003 мг/кг – в г. Тюмени, до 76,747 ± 0,009 и 14,551 ± 0,002 мг/кг в п. Боровое. Во всех фрагментах пчел г. Тюмени наблюдались высокие показатели по цинку в сравнении с пчелами п. Боровое, превышение составило: голова – 48,64 %, грудь – 37,62 %, брюшко – 5,06 %, ноги – 9,04 %, крылья – 23,81 %.

Важное значение для жизнедеятельности организма пчел имеет марганец. Он активизирует окислительно-восстановительные процессы, участвует в белковом, жировом и минеральном обменах. Для марганца характерно проявление накопительных свойств в крыльях (до 3,213 ± 0,001 мг/кг – в г. Тюмени, 3,174 ± 0,002 мг/кг – в п. Боровое), в брюшках (до 2,273 ± 0,002 мг/кг – в г. Тюмени, до 2,214 ± 0,003 мг/кг – в п. Боровое) и ногах (до 1,793 ± 0,004 мг/кг – г. Тюмень, до 1,744 ± 0,002 мг/кг – п. Боровое). Разница между районами не достоверна. Менее выражено накопление марганца в головах (г. Тюмени–0,332 ± 0,001 мг/кг, п. Боровое – 0,315 ± 0,003 мг/кг), груди (г. Тюмени – 0,273 ± 0,001 мг/кг, п. Боровое – 0,268 ± 0,002 мг/кг) пчел. Разница между исследованными группами составила от 0,99–4,70 %.

Физиологическая активность меди в живых организмах связана с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Недостаточное содержание меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. Однако избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные организмы. Более 90 % всех антропогенных выбросов этого металла приходится на долю предприятий цветной металлургии, примерно 25 % выбросов меди осуществляются в Ревде, Красноуральске, Кольчугино Свердловской области [1], которая соседствует с Тюменской.

В результате исследований установлено, что медь равномерно распределяется во фрагментах тела пчел, с преимущественным содержанием в брюшках (п. Боровое – 6,212 ± 0,002 мг/кг и г. Тюмень – 6,264 ± 0,004 мг/кг). Далее следуют показатели грудь (п. Боровое – 5,124 ± 0,002 мг/кг, г. Тюмень – 5,182 ± 0,002 мг/кг), крылья (п. Боровое – 4,103 ± 0,001 мг/кг, г. Тюмень – 4,123 ± 0,003 мг/кг), ноги (п. Боровое – 3,341 ± 0,002 мг/кг, г. Тюмень – 3,355 ± 0,004 мг/кг), голова (п. Боровое – 3,133 ± 0,002 мг/кг, г. Тюмень – 3,232 ± 0,002 мг/кг). Разница в содержании изучаемых территорий не достоверна.

Таким образом, на основании полученных нами данных можно заключить, что в брюшках пчел зарегистрировано более интенсивное накопление железа, свинца и меди (рисунок).

pic_53.tif

Содержание в брюшках

Тропность железа, свинца и меди характеризует концентрирующие свойства жирового тела. Это подтверждается наличием сильной положительной корреляционной связи между количеством триглицеридов в гемолимфе и содержанием свинца и меди в теле пчел. Положительная корреляционная связь средней интенсивности наблюдается между количеством меди в гемолимфе и марганцем (r = 0,56–0,82) в теле пчел, количеством меди в гемолимфе и никелем (r = 0,52–0,61) в теле пчел. Никель и марганец сосредоточены в крыльях пчел. Цинк концентрируется в ногах. Выявлена средняя положительная связь между количеством цинка в теле пчел и концентрацией магния в гемолимфе. Отмечено, чем выше уровень цинка в теле пчел, тем ниже показатели по общему белку (r = –0,75; –0,89), что отражается и на количестве альбумина (r = –0,14; –0,57). Высокое поступление свинца, железа, меди в организм пчел снижает количественные показатели калия (r = –0,44; –0,82) и магния (r = –0,63; –0,72), ионов, которые являются преобладающими катионами в гемолимфе. В ответ на загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами отмечается активация биохимических реакций организмов, способствующая их адаптации к загрязнению.

Лебедев В.И. (2003) полагает, что основное количество тяжелых металлов накапливается в теле пчел за счет интенсивного потребления ими в течение двух недель пыльцы и перги, загрязненность которых в сотни раз выше, чем нектара и меда, а также во время переработки нектара в мед при отцеживании пыльцы и поступлении ее в среднюю кишку [2]. В результате производственной и сельскохозяйственной деятельности человека наблюдается концентрация химических элементов и их поступление в объекты окружающей среды. Дальнейшее распределение химических элементов осуществляется природными факторами миграции, образующими антропогенные ореолы и потоки рассеяния [9].

Анализ полученных нами результатов исследований свидетельствует, что химический состав отдельных фрагментов организма пчел, обитающих в разных экологических условиях, колеблется. Установлено, что интенсивное накопление железа (до 0,143 ± 0,001 г/кг – г. Тюмень), свинца (до 0,948 ± 0,001 мг/кг – г. Тюмень) и меди (до 6,264 ± 0,004 мг/кг – г. Тюмень) происходит в брюшках пчел, никеля (до 0,326 ± 0,001 мг/кг – п. Боровое), марганца (до 3,213 ± 0,001 мг/кг – г. Тюмень) – в крыльях, цинка (до 84,375 ± 0,004 мг/кг – г. Тюмень) – в ногах.

В результате исследования выявлена территориальная и тканевая специфичность в накоплении тяжелых металлов медоносными пчелами. Причем, пчелы г. Тюмени в большей степени содержат такие вещества, как железо (до 0,143 ± 0,001 г/кг), свинец (0,949 ± 0,001 мг/кг), что связанно с высоким содержанием этих веществ в окружающей среде данной территории. Выявленное наличие тяжелых металлов в тканях пчел изучаемых территорий указывает на аккумуляцию и включение этих элементов в процессы метаболизма данных насекомых, которые, образуя высокотоксичные канцерогенные соединения, загрязняют продукты пчеловодства.

Рецензенты:

Драгич О.А., д.б.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень;

Домацкий В.Н., д.б.н., зам. директора по научной работе, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной энтомологии и арахнологии», г. Тюмень.

Работа поступила в редакцию 17.10.2013.


Библиографическая ссылка

Калашникова М.В., Сидорова К.А., Пашаян С.А., Матвеева А.А. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ОРГАНИЗМА ПЧЕЛ В УСЛОВИЯХ ПРИГОРОДНЫХ ПАСЕК // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-9. – С. 1983-1986;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32572 (дата обращения: 20.09.2021).

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 = 1.074