Воздействие техногенной трансформации экосистем на аккумуляцию тяжелых металлов, содержание белка и липидов в яйцах natrix natrix ( Reptilia, Squamata)

ным естественным процессом. Нанесение определенного ущерба млекопитающими всходам и молодой поросли компенсируется средообразующей деятельностью млекопитающих, значительно повышающей эффективность лесовозобновления.

Библиографические ссылки

1. Абатуров Б. Д. Биопродукционный процесс в наземных экосистемах. - М.: Наука, 1979. -128 с.

2. Абатуров Б. Д. Особенности трофических взаимодействий млекопитающих в экосистемах пастбищ // Фитофаги в растительном сообществе. - М.: Наука, 1980. - С. 31-42.

3. Абатуров Б. Д. Млекопитающие как компонент экосистемы. - М.: Наука, 1984. - 286 с.

4. Бельгард А. Л. Степное лесоведение. - М.: Лесная промышленность, 1971. - 336 с.

5. Булахов В. Л., Губкин А. А., Мясоедова О. М. Изучение трофики и трофических связей позвоночных животных. - Д.: ДГУ. - 68 с.

6. Воронов А. Г. Методы исследования воздействия позвоночных на растительный покров и почвы // Вопросы экологии. - К., 1962. - Т. 4. - С. 96-98.

7. Новиков Г. А. Полевые исследования по экологии наземных позвоночных. - М.: Наука, 1964. - 502 с.

8. Пахомов А. Е. Биогеоценотическая роль млекопитающих в почвообразовательных процессах степных лесов Украины. - Д.: ДГУ, 1998. - Кн. 2. - 216 с.

9. Свириденко П. А. Питание мышевидных грызунов и их значение в проблеме возобновления леса // Зоол. журнал. - 1940. - Т. 19, № 4. - С. 680-703.

10. Смирнов В. С., Токмакова С. Г. Изменения фитоценоза под влиянием мышевидных грызунов // Тр. Свердловского ин-та экологии растений и животных. - Свердловск, 1971. -Вып. 4. - С. 49-50.

11. Сукачев В. Н. Основные понятия о биогеоценозах и общее направление их изучения // Программа и методика биогеоценотических исследований. - М.: Наука, 1966. - С. 5-21.

12. Формозов А. Н., Воронов А. Г. Деятельность грызунов на пастбищах и сенокосах Западного Казахстана // Ученые записки МГУ. - М.: МГУ, 1939. - Вып. 20. - С. 3-122.

Надійшла до редколегії 02.04.03.

УДК 591.5+598.1

В. Я. Гассо

Днепропетровский национальный университет

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭКОСИСТЕМ НА АККУМУЛЯЦИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА И ЛИПИДОВ В ЯЙЦАХ NATRIXNATRIX

Наведено результати досліджень вмісту білку, ліпідів і семи важких металів у яйцях звичайного вужа Natrix natrix (Linnaeus, 1758). Показано, що під впливом техногенної трансформації середовища кількість поживних речовин у яйцях вужів знижується, а вміст важких металів (за виключенням заліза) збільшується. Отримані дані можна використати як індикаторні для оцінки стану популяцій та біогеоценозів.

Введение

Естественные экосистемы под влиянием человеческой деятельности претерпевают значительную трансформацию, выражающуюся в деградации ландшафта, раз-

© Гассо В. Я., 2003 146

рушении мест обитания, снижении биологического разнообразия, патологических и адаптивных физиолого-биохимических реакциях выживших видов и систем на различных уровнях организации.

Техногенное загрязнение среды часто оказывает большее влияние на химическую гетерогенность биосферы, чем естественный биогеохимический круговорот. К числу экотоксикантов, составляющих так называемую «грязную дюжину», относят также и тяжелые металлы: свинец, ртуть, кадмий и другие [7]. Учитывая, что тяжелые металлы входят в состав ферментов, гормонов, пигментов, витаминов, они влияют на связь РНК и ДНК с белками, на синтез протеинов, передачу наследственной информации и многие другие процессы. Изменение их нормального содержания в организме животных приводит к серьезным патологиям [2; 5].

Исследование физиолого-биохимических параметров репродукции представляет интерес для понимания процессов, лежащих в основе адаптации животных к изменяющимся условиям среды, вызванным антропическими факторами, даст возможность прогнозировать состояние их популяций в условиях техногенного стресса. Кроме того, эти параметры, наиболее зависящие от уровня техногенной нагрузки, могут служить биоиндикаторами трансформации экосистем.

Пресмыкающиеся остаются наименее изученным в отношении влияния химического загрязнения среды классом хордовых. К тому же, большая часть работ в этой области посвящена исследованию накопления органических загрязнителей в организме черепах и крокодилов [12; 13; 15]. Вместе с тем, большое внимание в научной среде уделяется разработке системы индикаторов и биомаркеров, не требующих умерщвления животных [14].

Материал и методы исследований

Материал, представленный в данной работе, был собран в 1991-1996 гг. Беременных самок обыкновенного ужа Natrix natrix (Linnaeus, 1758) отлавливали вручную на территории Днепровско-Орельского природного заповедника и на участке поступления промышленных сточных вод металлургических и химических предприятий г. Днепродзержинска в устье р. Коноплянка (полуостров Гречаный). В условиях лаборатории от самок были получены яйца, в которых было проанализировано содержание белка, общих липидов и тяжелых металлов: железа, меди, марганца, цинка, никеля, свинца и кадмия.

Количество белка определялось спектрофотометрическим методом с использованием биуретового реактива [6], основанным на образовании окрашенного в фиолетовый цвет комплекса пептидных связей с ионами двухвалентной меди в щелочной среде. Для этого к 4 мл щелочного раствора, содержащего пробу белка (концентрация щелочи 3 %) добавляют 0,2 мл раствора Бенедикта. Раствор фотометрируют на двухлучевом спектрофотометре «Спекорд М-40» при длине волны 330 нм, предварительно приготовив стандартный раствор белка (яичный альбумин). Количественное определение общих липидов проводилось по методу Кабара [3]. Липиды экстрагировали смесью хлороформ-метанол в соотношении 2 : 1. К 0,1 мл пробы добавляли 3 мл концентрированной H2SO4 и выдерживали на водяной бане 15 мин при температуре +100°С. Интенсивность поглощения растворов при длине волны 350 нм определяли спектрофотометрически после охлаждения. Полученные данные выражаем в процентах от влажной массы (в.м.).

Для определения содержания тяжелых металлов яйца ужей взвешивались с точностью до 0,001 г. Далее они маркировались и помещались в сушильный шкаф, где высушивались при температуре +105°С до абсолютно сухого веса. В дальнейшем,

навеска помещалась в муфельную печь в предварительно взвешенном тигле на 48 часов при постепенном повышении температуры до +450°С до полного озоления. Зола растиралась в ступке, помещалась в тефлоновый стакан и смачивалась несколькими каплями дистиллированной воды. Затем прибавляли по 5 мл концентрированной азотной кислоты, и проба перемешивалась. После охлаждения содержимое стакана помещали в кварцевый тигель, который ставили на песчаную баню. Жидкость упаривали до образования влажных солей. Затем прибавляли 10-15 мл азотной кислоты (1 : 100) и вновь нагревали на песчаной бане до растворения солей. После этого пробу фильтровали через плотный фильтр (синяя лента) в мерную колбу объемом 25 мл. Содержание тяжелых металлов определяли атомно-абсорбционным спектрофотометрическим анализом [8] на спектрофотометре ААS-30 (Саг1 Zeiss, Германия). Концентрация обнаружения для кадмия составила 0,5-Ы0-4 мкг/мл, марганца - 0,63,0 пг, меди - 4-40 пг, свинца - 4-20 пг [4].

Результаты и их обсуждение

Ранее нами было проведено исследование яиц другого вида пресмыкающихся -прыткой ящерицы Lacerta agilis Linnaeus, 1758 [1]. Полученные данные свидетельствуют о значительном накоплении тяжелых металлов в яйцах ящериц с загрязненной промышленными выбросами территории. Проведенные исследования яиц обыкновенного ужа показали, что у животных, обитающих в различных по степени химического загрязнения биогеоценозах, они отличаются по исследуемым биохимическим показателям (табл. 1). Так, яйца ужей из Днепровско-Орельского заповедника содержат в 1,7 раза больше белка и в 1,4 раза больше липидов, чем яйца этих змей из зоны промышленного загрязнения.

Такое значительное снижение содержания важнейших питательных веществ в яйце может стать причиной последующих патологий на относительно поздних стадиях развития эмбриона в условиях комплексного химического загрязнения среды. Очевидно, что выявление фактов патологий эмбриогенеза требует специальных дополнительных исследований.

Таблица 1

Содержание белка, липидов и тяжелых металлов в яйцах обыкновенного ужа из различных мест обитания

Показатель1 Днепровско-Орельский природный заповедник Зона промышленного загрязнения

Белок 16,4±1,6 9,7±2,3

Липиды 4,0±0,3 2,8±0,6

Железо 72,6±4,6 68,6±5,1

Марганец 2,1±0,2 3,0±0,5

Медь 5,3±0,8 9,6±1,5

Цинк 37,0±2,7 66,7±5,2

Никель 5,3±0,6 12,9±2,4

Свинец 1,9±0,2 10,1±1,2

Кадмий <0,1 2,7±0,3

Примечание: 1 содержание белка и липидов указано в % от влажной массы, а металлов - в мг/кг сухого веса.

Исследование накопления тяжелых металлов показало, что только количество железа в яйцах достоверно не отличается у змей из заповедника и зоны химического загрязнения. Для остальных металлов прослеживается закономерность повышенного

содержания в пробах с загрязненной территории. Марганца в яйцах ужей из биогеоценозов, подверженных комплексному химическому загрязнению больше в 1,4 раза, меди - в 1,8, цинка - в 1,8, никеля - в 2,4, свинца - в 5,3 раза. Что касается кадмия, то его во многих пробах из заповедника не зафиксировано. По-видимому, его количество в этих пробах находится за пределом обнаружения используемого прибора. В яйцах ужей из зоны промышленного загрязнения содержание кадмия составило 2,7 мг/кг с.в.

Бюргер и Гохфильд [9; 11] предположили, что одним из возможных путей экскреции избытка металлов у самок птиц и пресмыкающихся является их выведение с откладываемыми яйцами. По-видимому, это действительно так, но при этом необходимо учитывать популяционный эффект возможного тератогенного действия избытка токсикантов.

В перспективе, если удастся обнаружить корреляцию между содержанием металлов в скорлупе и содержимом яиц, возможно целесообразно использовать для индикации состояния среды только скорлупу, оставшуюся после вылупления животных (особенно в лабораторных уловиях). В исследованиях яиц черепах Trachemys scripta, проведенных Бюргером и Гиббонсом [10], такой корреляции обнаружено не было. Однако, необходимы дополнительные исследования других видов для уточнения этого факта.

Выводы

Таким образом, в яйцах ужа обыкновенного в условиях зоны промышленного загрязнения тяжелые металлы аккумулируются в больших количествах по сравнению с малотрансформированными местообитаниями. Этот процесс сопровождается снижением содержания основных питательных веществ в яйце. Повышенные концентрации тяжелых металлов в формирующихся яйцах может оказывать негативный тератогенный эффект на развивающиеся эмбрионы, снижать их жизнестойкость как до, так и после рождения. В то же время, яйца пресмыкающихся могут оказаться приемлемым объектом для индикации уровня загрязнения окружающей среды и оценки токсической нагрузки на развивающийся эмбрион.

Библиографические ссылки

1. Гассо В. Я. Биоаккумуляция тяжелых металлов в связанных с репродукцией тканях прыткой ящерицы в условиях химического загрязнения биогеоценозов // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Біологія. Екологія. - Вип. 4. - 1998. - С. 68-72.

2. Карнаухов А. И., Безнис А. Т. Бионеорганическая химия. - К.: Вища школа, 1992. - 223 с.

3. Кучеренко Н. Е., Васильева А. Н. Липиды. - К.: Вища школа, 1985. - 228 с.

4. Морозов Н. П., Петухов С. А. Определение содержания микроэлементов группы тяжелых и переходных металлов в рыбах // Типовые методики исследования продуктивности видов рыб в пределах их ареалов. - Вильнюс, 1978. - Ч. 3. - С. 53-63.

5. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. Х. Зигель, А. Зигель. - М.: Мир, 1993. - 368 с.

6. Практикум по биохимиии. - М.: МГУ, 1979. - С. 90-91.

7. Соколов В. Е., Бочаров Б. В., Криволуцкий Д. А. Экотоксикология и проблемы защиты окружающей среды от загрязнений // Экотоксикология и охрана природы. - М.: Наука, 1988. - С. 4-19.

8. Хавезов И., Цалев Д. Атомно'-адсорбционный анализ. - Л.: Химия, 1983. - 144 с.

9. Burger J. Heavy metals in avian eggshels: another excretion method // J. Toxicol. Environ. Health. - 1994. - Vol. 41. - P. 207-220.

10. Burger J., Gibbons W. Trace elements in egg contents and egg shells of slider turtles (Trache-mys scripta) from the Savannah River Site // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1998. - Vol. 34. -P. 382-386.

11. Burger J., Gochfeld M. Cadmium and lead in common terns (Aves: Sterna hirundo): relationship between levels in parents and eggs // Environ. Monit. Assess. - 1991. - Vol. 16. - P. 253-258.

12. Environmental contamination and developmental abnormalities in eggs and hatchlings of the common snapping turtle (Chelydra serpentina serpentina) from the Great Lakes-St. Lawrence River basin (1989-1991) / C. A. Bishop, P. Ng, K. E. Pettit et al. // Environ. Pollut. - 1998. -Vol. 101. - P. 143-156.

13. Metals and metalloids in tissues of American alligators in three Florida lakes / J. Burger, M. Gochfeld, A. A. Rooney et al. // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 2000. - Vol. 38. -P. 501-508.

14. Nondestructive indices of trace element exposure in squamate reptiles / W. A. Hopkins, J. H. Roe, J. W. Snodgrass et al. // Environ. Pollut. - 2001. - Vol. 115. - P. 1-7.

15. Temporal and geographic variation of organochlorine residues in eggs of the common snapping turtle (Chelydra serpentina serpentina) (1981-1991) and comparisons to trends in the herring gull (Larus argentatus) in the Great Lakes basin in Ontario, Canada // C. A. Bishop, P. Ng, R. J. Norstrom et al. // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1996. - Vol. 31. - P. 512-524.

Надійшла до редколегії 10.04.03.

УДК 631.4:634.9

Л. В. Грачева

Днепропетровский национальный университет

МИКРОБНЫЕ ПЕЙЗАЖИ ПОЧВЫ ПОЙМЕННОЙ ЛИПО-ЯСЕНЕВОЙ ДУБРАВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭКСКРЕЦИЙ ЛОСЯ ALCES ALCES (MAMMALIA, ARTIODACTYLA) ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВЫ КАДМИЕМ

Наведено дані щодо впливу екскрецій лося на просторову структуру і таксономічний склад мікробоценозу в умовах забруднення ґрунту кадмієм. Підтверджено, що екскреторна діяльність ссавців є важливим природним екологічним чинником, що сприяє відновленню та розвитку мікрофлори в умовах забруднення.

Введение

Экскреторная деятельность млекопитающих - наиболее распространенное и масштабное явление в природных системах. Экскреторный опад представляет собой источник поступления органического вещества и является катализатором интенсификации биохимических процессов в почве. В пойменных дубравах величина экскреторного опада млекопитающих составляет 93,1 кг/га, за счет фитофагов выделяется 61,3 % опада [9]. Наибольшее количество данных накоплено по количеству экскреторного опада, производимого лосями. В степных лесах Украины лось рассеивает 3,0-9,8 кг/га экскреций [3]. Экскреции млекопитающих, являясь катализаторами деструкционного процесса, ускоряют разложение лесной подстилки [2].

Экскреции улучшают физико-химические свойства почвы: повышается пороз-ность и влажность почвы, увеличивается содержание минеральных, органических

© Грачева Л. В., 2003 150