Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЧЕШУЕ СУДАКА НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Миллер И.С. 1 Коновалова Т.В. 1 Короткевич О.С. 1 Петухов В.Л. 1, 2 Себежко О.И. 1
1 ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»
2 ООО «Институт ветеринарной генетики и селекции»
Изучены особенности накопления железа, меди, цинка, марганца, стронция и их корреляции в чешуе судака обыкновенного Новосибирского водохранилища. Концентрации тяжелых металлов определялись атомно-эмиссионным спектральным методом с возбуждением спектров в двухструйной дуговой плазме (ДДП-АЭС). По количеству тяжёлых металлов в чешуе доминируют железо (62,83 ± 9,38 мг/кг) и цинк (72,43 ± 4,83 мг/кг). Установлено, что в чешуе судака Новосибирского водохранилища концентрация железа больше, чем в мышцах, в 1,4 раза, цинка – в 3,5 раза, марганца – в 11,1 раза. Выявлены высокие положительные корреляции между содержанием меди с марганцем, стронцием и железом. Содержание Zn, Fe, Sr, Mn и Cu было в соотношении 77:67:46:19:1 соответственно. Установлены средние популяционные значения тяжелых металлов в чешуе судака Новосибирского водохранилища, которые могут быть использованы в экологии, ветеринарии, зоотехнии при оценке интерьера судака по элементному составу.
судак
тяжелые металлы
чешуя
корреляция
экология
интерьер
1. Генетика: учеб. для вузов / Петухов В.Л., Короткевич О.С., Стамбеков С.Ж., Бакай А.И., Жигачёв. – 2-е изд. – Министерство образования и науки республики Казахстан: Семипалатинский государственный педагогический институт. – Новосибирск, 2007. – 628 с.
2. Желтикова О.А., Короткевич О.С. Аккумуляция некоторых макро- и микроэлементов в органах свиней // Сибирский вестник с.-х. науки. – 2007. – № 8. – С. 48–50.
3. Желтикова О.А., Короткевич О.С., Петухов В.Л. Аккумуляция макро- и микроэлементов в печени свиней скороспелой мясной породы (СМ-1) // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2007. – № 6. – С. 50–56.
4. Зайко О.А., Короткевич О.С., Петухов В.Л. Особенности аккумуляции макро- и микроэлементов в миокарде свиней скороспелой мясной породы // Главный зоотехник. – 2013. – № 6. – С. 35–40.
5. Зайко О.А., Коновалова Т.В. Характеристика генофонда линий породы свиней СМ-1 по аккумуляции свинца в органах и тканях // Свиноводство. – 2013. – № 8. – С. 11–12.
6. Зайко О.А., Коновалова Т.В. Влияние генофонда семейств скороспелой мясной породы на аккумуляцию свинца в некоторых органах и тканях свиней // Мир науки, культуры, образования. – 2013. – № 4 (41). – С. 432–434.
7. Иммуногенетические системы сывороточных белков крови свиней / В.Л. Петухов [и др.] // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2003. – № 5. – С. 38–40.
8. Короткевич О.С., Желтикова О.А., Петухов В.Л. Биохимические, гематологические параметры и аккумуляция тяжелых металлов в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2009. – № 4. – С. 41–43.
9. Короткевич О.С., Петухов В.Л., Стрижкова М.В., Камалдинов Е.В., Себежко О.И., Петухова Т.В. Способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота //Патент России № 2421726.2010.
10. Накопление 137 Cs и 90Sr в рыбе, полученной из водоемов Новосибирской области / Н.И. Мармулева [и др.] // Вестник НГАУ. – 2011. – Т. 1. – № 17. – С. 70–74.
11. Нарожных К.Н., Ефанова Ю.В., Короткевич О.С. Содержание кадмия в некоторых органах и тканях бычков герефордской породы // Мир науки, культуры, образования. – 2012. – № 4. – С. 315–318.
12. Петухов В.Л., Миллер И.С., Короткевич О.С. Содержание тяжелых металлов в мышцах судака (STIZOSTEDION LUCIOPERCA) // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2012. – Т. 2, № 23–2. – С. 49–52.
13. Петухов В.Л., Жигачёв А.И., Назарова Г.А. Ветеринарная генетика с основами вариационной статистики. – М.: Агропромиздат, 1985. – 368 с.
14. Петухов В.Л., Жигачёв А.И., Назарова Г.А. Ветеринарная генетика. – М.: Колос, 1996. – 384 с.
15. Петухов В.Л., Желтикова О.А., Желтиков А.И., Короткевич О.С., Камалдинов Е.В., Себежко О.И. Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней // Патент России № 2342659.2007.
16. Петухов В.Л., Короткевич О.С., Желтиков А.И., Петухова Т.В. Способ определения содержания кадмия в мышечной ткани крупного рогатого скота // Патент России № 2426119.2010.
17. Полиморфизм белков сыворотки крови свиней сибирской северной породы / Е.В. Камалдинов [и др.] // Доклады Российской академии сельскохоз. наук – 2010. – № 4. – С. 49–51
18. Содержание железа в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К. Нарожных [и др.] // Молочное и мясное скотоводство. – 2013. – № 1. – С. 24–20.
19. Содержание тяжелых металлов в органах карася серебряного (CARASSUS AURATUS GIBELIO) из водоемов южного приморья /Е.Н. Чернова [и др.] // Известия тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра. – 2008. – Т. 154. – С. 214–230.
20. Содержание тяжелых металлов в волосе животных из разных экологических зон / Р.Б. Чысыма [и др.] // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2004. – № 1(151). – С. 75–76.
21. Стрижкова М.В., Петухова Т.В., Короткевич О.С. Содержание свинца в органах и тканях бычков черно-пестрой породы // Главный зоотехник. – 2011. – № 6. – С. 66–68.
22. Проблемы сельскохозяйственной экологии / А.Г. Незавитин, В.Л. Петухов, А.Н. Власенко, О.С. Короткевич и др. – Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 2000. – 255 с.
23. Accumulation of heavy metals in the muscles of Zander from Novosibirsk water basin / I.S. Miller, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich, G.N. Korotkova, I.S Konovalov // E3S Web of Conferences 1,11007 (2013). DOI: 10.1051/ e3sconf/20130111007.
24. Content of 137 Cs and 90 Sr in the Forages of Various Ecological Zones of Western Siberia / O.S. Korotkevich, V.L. Petukhov, O.I. Sebezhko, Ye.Ya. Barinov, and T.V. Konovalova//Russian Agricultural Sciences. – 2014. – Vol.4. – № 3. – Р. 195–197 (DOI) 10.3103/S1068367414030094.
25. Content of heavy metals in the hair / S.A. Patrashkov, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich, I.V. Petukhov // Journal De Physique IV: JPXX International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 1025–1027.
26. Cs-137 and Sr-90 level in diary products / V.L. Petukhov, Y.A. Dukhanov, I.Z. Sevryuk et al. // Journal De Physique. IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 1065–1066.
27. Cu influence on hens weight / V.L. Petukhov, S.A. Patrashkov, I.A. Afonina, E.S. Kleptsyna // Journal De Physique. IV: JXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 1–2.
28. Cu influence on hens egg productivity / V.L. Petukhov, S.A. Patrashkov, G.N. Korotkova et.al.// Journal De Physique. IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 3–5.
29. Cusimano R.F., Brakke D.F., Chapman G.A. Effects of pH on the toxicities of cadmium, copper and zinc to steelhead trout (Salmo gairdneri) // Can. J. Fish Aquat. Sci., 43. – Р. 1497–1503 (1986).
30. Influence of pH and water hardness upon nickel accumulation in edible fish Cirrhinus mrigala S. Karthikeyan et al. // J. Environ. Biol. – 2007. – № 28. – C. 484–492.
31. Heavy metal concentration in fishes from the coastal waters of Kapar and Mersing, Malaysia / F.H. Bashir, M.S. Othman, A.G. Mazlan et al. // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. – 2013. – № 13. – Р. 375–382.
32. Heavy metal concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic / R.B. Chysyma, Y.Y. Bakhtina, V.L. Petukhov, G.N. Korotkova, M.L. Kochneva // Jornal De Physique IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 301–302.
33. Marmuleva N.I , Barinov E.Y., Petukhov V.L. Radionuclides accumulation in milk and its products // Journal De Physique. IV: JPXII. International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 827–829.
34. Petukhova T.V. Content of heavy metals in the muscle tissue of cattle. E3S Web of Conferences 1, 15002 (2013). DOI: 10.1051 /e3sconf /201301115002.
35. The content of heavy metals in feeds of the Tyva Republic / R.B. Chysyma, V.L. Petukhov, E.E. Kuzmina, E.Ya. Barinov, Yn.A. Dukhanov, G.N. Korotkova // Journal De Physique IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment; Editors: C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – C. 297–299.
36. The content of lead in some organs and tissues of Hereford bull-calves / K.N. Narozhnyh, Y.V Efanova., V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich et al. // E3S Web of Conferences 1, 15003 (2013). DOI: 10.1051 /e3sconf /201301115003.
37. Zhimin A.Y., Plotitsyna N.F. and Lapteva A.M. Heavy Metals in Commercial Fish from the Barents Sea (Winter 2011)//E3S Web of conferences 1, 11008 (2013). DOI: 10.1051/e3sconf/201301111008.

В последнее время интенсивно нарастает число публикаций по содержанию химических элементов в тканях и жидкостях животных и человека, находящихся в непрерывной взаимосвязи с окружающей природной средой [1, 6, 24].

Многие авторы изучали содержание тяжелых металлов в воде и почве [32], кормах [25, 36], органах и тканях различных видов животных [2–4, 11, 16, 18, 21, 34, 36], в продуктах питания [11, 27–29, 34], их влияние на интерьерные параметры [8] и генетическую структуру популяций [7, 17].

Известно, что рыбы способны накапливать тяжелые металлы [10, 12, 19, 23, 29–31]. При этом количество металлов в тканях рыб зависит от степени и продолжительности их воздействия, а также от метаболизма, протекающего в их организме. Кроме того, по мнению ряда авторов, распределение токсикантов в организме рыб и других организмов зависит и от функционального состояния организма, геохимии среды обитания, характера пищевых цепей водоемов, объединяющих в единую систему миграции элементы растительного и животного мира конкретных регионов [22, 37].

Поэтому выявление особенностей накопления и распределения химических элементов в организме рыб вызывает несомненный интерес с точки зрения оценки степени загрязнения водоема этими элементами, а также при изучении их миграции в экосистеме.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена на базе аналитической лаборатории Института неорганической химии СО РАН. Исследования были проведены на судаке обыкновенном в возрасте 3–4,4 года. Судак был пойман в период с ноября по декабрь 2011 г. в Новосибирском водохранилище. Общая площадь водохранилища равна 1082 км2, средняя глубина составляет 8,3 м, наибольшая глубина – 25 м. Для исследования были взяты 20 проб чешуи. Концентрации тяжелых металлов определялись атомно-эмиссионным спектральным методом с возбуждением спектров в двухструйной дуговой плазме (ДДП-АЭС).

Полученные данные обработаны методом вариационной статистики [13] 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 (φ).

Результаты исследования и их обсуждение

Данные по содержанию тяжелых металлов в чешуе судака обыкновенного представлены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание химических элементов в чешуе, мг/кг

Элемент

miller01.wmf

σ

CV

lim

Отношение крайних вариантов

Fe

62,83 ± 9,38

51,37

81,7

1,4:250,0

1:1,78

Cu

0,937 ± 0,062

0,34

36,1

0,49:1,6

1:3,3

Zn

72,43 ± 4,83

26,48

36,6

44,0:145,0

1:3,3

Mn

17,58 ± 1,49

8,17

42,0

6,8:34,0

1:5

Sr

43,53 ± 3,18

17,43

40,0

10,0:77,0

1:77

Выявлены значительные различия между способностью чешуи судака аккумулировать микроэлементы. Ранее нами изучалось содержание тяжёлых металлов в мышцах судака Новосибирского водохранилища [12, 23]. Исследованиями установлено, что в чешуе судака концентрация железа больше, чем в мышцах, в 1,4 раза, цинка – в 3,5 раза, марганца – в 11,1 раза [12, 23], что сопоставимо с данными, полученными Черновой Е.Н. и др. [19]. Повышенные концентрации того или иного металла в организме рыб можно объяснить загрязнением водоема органическими и другими соединениями или ослабленным состоянием рыб при инфекционных, паразитарных и иной этиологии заболеваниях. Содержание микроэлементов в чешуе судака Новосибирского водохранилища уменьшается в ряду Zn > Fe > Sr > Mn > Cu в соотношении 77:67:46:19:1. В мышцах судака Новосибирского водохранилища ранжированный ряд был Fe > Zn > Cu > Mn, в соотношении 27,6:13:11,9:1 [12, 23]. По данным Bashir F.H. et al. [31] в мышцах рыб, отловленных около полуострова Малайзия, этот ряд выглядит так: Zn > Cu > Mn. По количеству тяжелых металлов в чешуе судака доминируют железо, цинк и стронций, а в мышцах – железо и цинк. Это связано с закономерностями распределения химических элементов в разных органах и тканях рыб. Распределение химических элементов в чешуе изучаемого вида рыбы характеризуется неоднородностью, что зависит от физико-химических свойств самих элементов и функциональных особенностей чешуи (табл. 2).

Таблица 2

Корреляция между уровнями тяжелых металлов в чешуе

Коррелирующие элементы

r

Коррелирующие элементы

r

Fe–Cu

0,726

Cu–Sr

0,749

Fe–Mn

0,673

Sr–Mn

0,699

Cu–Mn

0,822

   

В чешуе судака выявлена высокая положительная корреляция концентраций железа и меди (r = 0,726). Уровень железа положительно коррелирован также с марганцем. Железо находится во всех органах и тканях животных и человека и входит в состав гемоглобина и нуклеопротеидов ядерной субстанции клеток. Этот металл является жизненно важным в регуляции различных уровней обмена в организме.

Высокая прямая связь установлена между медью с марганцем и стронцием. Медь входит в состав многих ферментов и биологически активных металлопротеинов. Уровень стронция положительно коррелировал с марганцем. Как марганец, так и стронций участвуют в образовании костистых структур, поэтому, очевидно, и прослеживается их высокая положительная корреляция.

Установлено, что наследственность играет определенную роль в способности аккумулировать в организме различные химические элементы [4, 5, 14].

Во многих исследованиях было установлено, что производные кожи: перо, волос, щетина – могут быть использованы как прижизненные маркеры накопления тяжелых металлов в органах и тканях животных [9, 15, 20, 25]. В наших исследованиях также показано, что между содержанием некоторых химических элементов в чешуе судака и уровнем тяжелых металлов в мышцах существует связь. Так, коэффициент корреляции между концентрацией цинка в чешуе и уровнем кадмия в мышцах был равен 0,514.

Выводы

Установлены средние популяционные значения тяжелых металлов в чешуе судака Новосибирского водохранилища, которые могут быть использованы в экологии, ветеринарии, зоотехнии при оценке интерьера судака по элементному составу. Содержание Zn, Fe, Sr, Mn и Cu было в соотношении 77:67:46:19:1 соответственно. Высокие положительные корреляции наблюдались между содержанием меди с марганцем, стронцием и железом.

По количеству тяжелых металлов в чешуе судака доминируют цинк и железо. Концентрация цинка, железа и марганца и меди в чешуе была выше, чем в мышечной ткани.

Рецензенты:

Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор кафедры разведения, кормления и частной зоотехнии Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск;

Желтиков А.И., д.с.-х.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск.

Работа поступила в редакцию 15.09.2014.


Библиографическая ссылка

Миллер И.С., Коновалова Т.В., Короткевич О.С., Петухов В.Л., Петухов В.Л., Себежко О.И. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЧЕШУЕ СУДАКА НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-11. – С. 2469-2473;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35382 (дата обращения: 23.06.2021).

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