Тяжелые металлы и микроэлементы в крови белолобых гусей и озерных чаек

Тяжелые металлы и микроэлементы в крови белолобых гусей и озерных чаек

Е.К. Еськов, д.б.н., профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, В.М. Кирьякулов, ст.преподаватель, Российский государственный аграрный заочный университет

Ключевые слова: металин, микроэлементы, кровь, гуси, чайки, ареал, среда, обитание, птица, загрязнение, элементы.

Белолобый гусь (Ашег albifrons) и озерная (обыкновенная) чайка (Larus ridibundus), являясь представителями отдаленных отрядов (гусеобразных и чаек) и отличаясь по большому комплексу морфофизиологических признаков и требований к среде обитания, имеют некоторое сходство по образу жизни. Оно выражается в связи с водной средой и миграцией на время зимовки из мест размножения к Средиземноморью и смежным территориям. Но белолобый гусь гнездится преимущественно в арктических тундрах [1], озерная чайка распространена на значительной части Евразийского континента и прилежащих к нему островов. Существенно отличаются эти виды

птиц по питанию. Птенцы гусей питаются различными наземными и водными беспозвоночными (насекомыми, ракообразными, моллюсками и др.), взрослые — зелеными частями травянистой растительности, ягодами и семенами. Чайки используют в питании более широкий спектр кормов, включающий беспозвоночных, рыб, земноводных, мелких грызунов, а также пищевые отходы человека [2].

Обширность ареалов, занимаемых белолобым гусем и озерной чайкой, а также разнообразие используемых ими трофических субстратов обусловливают целесообразность изучения этих видов в качестве индикаторов техногенного загрязнения природной окружающей среды. Использованию для этого разных видов птиц в последние годы придается все большее значение. При этом особое внимание уделяется выявлению органов и частей тела, в которых уровни аккумуляции пол-лютантов в наибольшей мере коррелируют с загрязнением среды обитания животных. В частности, на водоплавающих и околоводных видах

рыбоядных птиц, обитающих в бассейне Азовского моря, установлено, что наибольшее количество свинца и кадмия аккумулируется в печени [3]. С загрязнением кормовых субстратов глухаря свинцом коррелирует его содержание в костях птицы [4]. По имеющимся сведениям, загрязнение тела птиц и среды их обитания можно контролировать по содержанию поллютантов в оперении [5—8].

В задачу настоящего исследования входило изучение загрязнения крови белоголового гуся и озерной чайки тяжелыми металлами (ТМ) с целью оценки перспектив использования этих птиц в системе экологического мониторинга. Сведения о содержании ТМ в теле гусей необходимы также для того, чтобы определить отношение к этому виду птиц, как одному из традиционных объектов спортивной охоты. Мясо этого дикого гуся употребляется в пищу человеком.

Материал и методы. Исследование выполнено на птицах, изъятых в Ногинском районе Московской области. По содержанию кадмия почвы области относятся к среднему уровню загрязнения, увеличивающегося ежегодно на 0,007—0,028 мг/кг. Его содержание в Ногинском районе находится на уровне 0,14 мг/кг. Концентрация другого экологически опасного элемента

— свинца — ежегодно возрастает в почвах области на 0,03—0,08 мг/кг. Загрязнение им почв Ногинского района находится на уровне 6,6 мг/кг при ПДК 32 мг/кг. Почвы этой территории характеризуются относительно невысоким загрязнением цинком, медью и никелем.

Состояние водных объектов Московской области, как и других крупных городов, во многом зависит от качества стоков. К основным загрязнителям поверхностных вод относятся предприятия промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Содержание загрязняющих веществ в воде реки Клязьмы, протекающей по территории Ногинского района, по содержанию фенолов достигает 5 ПДК, по меди и железу — 10 ПДК [9]. Их содержание находится соответственно на уровне 13,4, 8,3, 7,5 мг/кг [10, 9].

Гусей отстреливали в период весеннего перелета на места размножения (в апреле), а птенцов чаек отлавливали в конце лета у мест гнездования. У отстрелянных (гуси) или отловленных (чайки) птиц из подключичной вены отбирали примерно по 1 мл крови. Воду для анализов брали из водоемов, вблизи которых находились поселения чаек или останавливались на отдых пролетающие гуси. Очевидно, загрязнение этой воды могло оказывать далеко не равноценное влияние на физиологическое состояние гусей и чаек, поскольку они разное время находились на одном и том же водоеме. По этой причине в качестве тест-объекта использовалась только кровь. При этом принималось во внимание то, что на-

копление ТМ в теле гусей происходило в основном и на местах гнездования, и зимовки, а у чаек

— только в месте отлова. Содержание поллютан-тов и эссециальных элементов было определено в крови 10 гусей и у такого же количества чаек.

Анализы ТМ в крови и воде выполнены в аналитической лаборатории экологического мониторинга при кафедре экологии и охотоведения РГАЗУ (лаборатория аккредитована Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии; аттестат аккредитации № 000351 от 20.12.2006) методом атомно-абсорбционной спектрометрии, основанном на явлении поглощения резонансного излучения свободными атомами элемента. Для этого использовали спектрометр КВАНТ—Z. ЭТА. В анализаторе этого типа перевод пробы в состояние атомного пара производится в графитовой трубчатой электротермической печи, нагреваемой до температуры атомизации анализируемого элемента. В нее микропипеткой вводится проба анализируемого вещества объемом 5 мкл. Значения массовой концентрации элемента в пробе вычисляются по градуировочной зависимости кривой, получаемой в процессе измерения нескольких калибровочных точек с ошибкой, не превышающей 8%. Управление прибором, обработка результатов анализа, отображение и хранение информации производится входящим в комплект спектрометра персональным компьютером с программным обеспечением QUANT ZEEMAN 1.6.

Атомно-абсорбционное определение ртути в растворах проводилось при помощи ртутно-гид-ридного генератора ГРГ—106, соединенного со спектрометром. Содержащаяся в пробе ртуть вначале химически восстанавливается до металлического состояния, а затем в потоке аргона методом «холодного пара» переносится на внутреннюю поверхность графитовой печи атомизатора спектрометра. В качестве восстановителя используется хлорид олова. Для абсорбции ртути внутренняя поверхность графитовой печи атомизатора спектрометра предварительно покрывается слоем высокодисперсного палладия.

Результаты исследований. Кровь гусей в наибольшей мере была отлична от крови чаек по содержанию поллютантов. Так, среднее значение ртути у первых из них больше, чем у вторых, в 22,7 раза, свинца — в 5,9 и кадмия — в 3,9 (Р<0,01). Что касается эссенциальных элементов, то их значительным превышением над фоновыми уровнями у гусей отличались только магний, селен и марганец — соответственно в 7,8, 5,1 и 2,8 раза (Р<0,01). Содержание других микроэлементов в крови гусей и чаек не имело статистически достоверных отличий. При этом цинка и меди было на 12—17% (Р~0,10) больше в крови чаек (табл.).

По отношению к фоновому уровню кровь гусей существенно отличалась по содержанию

Содержание ТМ в крови птиц и воде, отобранной в местах их отлова

Элементы Белолобые гуси Озерные чайки Вода Содержание в пресных водах** ПДК в питьевой воде

M±m lim M±m lim M±m lim

Ртуть, мкг/л 2,5±0,13 0,11±0,007 0,0082±0,0007 <0,1 0,5

0,9-4,6 0,03-0,13 0,0043-0,015

Свинец, мг/л 1,01±0,038 0,17±0,051 0,74±0,057 0,3-50 0,01

0,11-6,90 59-196 0,41-1,77

Кадмий, мкг/л 14,1±1,67 3,6±0,34 0,034±0,0032 10-180 1,0

1,1-41* 1,7-7,7 0,033-0,94

Цинк, мг/л 4,49±0,873 5,11±0,327 124±13,5 0,0001-0,24 1,0

1,4-8,8 3,5-6,4 24-396

Медь, мг/л 2,34±0,234 2,82±0286 57±4,93 0,010-2,8 1,0

0,7-5,3 0,52-6,7 19-184

Марганец, мкг/л 198±11,4 71±7,1 18±0,87 0,2-80 100

26-818 8-105 12-24

Магний, мг/л 22,6±1,25 2,9±0,32 1,3±0,22

7,3-39,6 1,6=4,3 0,5-2,6

Селен, мкг/л 1,94±0,37 0,38±0,052 0,13±0,033 0,6-2,0 10

0,3-2,6 0,31-0,48 0,07-0,26

Кобальт, мкг/л 137±14,1 132±10,1 0,76±0,046 10-180 100

34-253 32-261 0,4-1,3

* в крови одного гуся содержание кадмия, не включенное в расчет среднего значения, находилось на уровне 8232 мг/л. ** Скальный А.В., 2004 [11]

наиболее опасных поллютантов. Концентрация свинца в крови превышала фоновый уровень почти в 5, а кадмия — в 30 раз. Содержание всех микроэлементов, за исключением цинка, также существенно превосходило их фоновые уровни.

Наибольшие индивидуальные различия по загрязнению крови гусей ТМ обнаружены по содержанию кадмия. Максимальные его значения превышали минимальные у большинства обследованных особей в 27 раз. По отношению к фоновым значениям превышение концентрации этого элемента варьировало в пределах от 2 до 82 раз. Но в крови одного из гусей концентрация кадмия превышала фоновый уровень почти в 16 тыс. раз. В его крови была также высокая концентрация свинца — в 34 раза выше фонового уровня. Это была самка, масса тела которой равнялась 2145 г. У других гусей она находилась в пределах 1840—2380 г. Поэтому отмеченное очень высокое содержание кадмия и свинца нельзя связать с отличием особи по массе тела. Такая связь обнаружена Н.В. Лебедевой и Т.В. Сорокиной (2004) [3] у водоплавающих и околовод-ных птиц бассейна Азовского моря. По сведениям названных авторов, содержание ТМ в костях птиц находится в обратной зависимости от их массы и размеров тела.

В крови чаек содержание ТМ несущественно отличалось от фоновых значений. Для чаек, обитающих на определенной территории, характерна сравнительно невысокая вариабельность концентрации в крови анализируемых элементов. Среди поллютантов наибольшей вариабельностью отличались кадмий, ртуть и свинец. Их максимальные значения превышали минимальные соответственно в 4,4; 4,3 и 3,3 раза. Цинк в ок-

ружающей среде и крови чаек содержался в большом количестве, но варьировал незначительно. Его минимальные значения в крови различались всего в 1,8 раза. По содержанию микроэлементов наибольшей вариабельностью отличались магний, марганец и кобальт, минимальные и максимальные значения которых различались соответственно в 13,1, 12,9 и 8,1 раза (табл.).

В результате исследования можно сделать вывод, что обследованные гуси больше чаек были загрязнены свинцом, кадмием и ртутью. Однако вероятность более интенсивной аккумуляции ТМ в теле чаек намного выше, чем у гусей, что связано с разными уровнями, занимаемыми этими птицами в трофических цепях. Широкий спектр пищевых субстратов животного происхождения, потребляемых чайками, обусловливает высокие коэффициенты биологического поглощения и поллютантов, и эссенциальных элементов, что подтверждается многочисленными исследованиями, выполненными на консументах второго порядка [12—15, 10, 3]. Относительно невысокое содержание поллютантов в крови чаек связано с относительно низкой загрязненностью региона, в котором происходило их развитие. В отличие от этого у разновозрастных озерных чаек, обитающих в бассейне Азовского моря, соответственно его загрязнению обнаружено высокое содержание ТМ [3]. Обследованные гуси развивались или зимовали в условиях интенсивного техногенного загрязнения.

Зависимость между содержанием поллютантов и эссенциальных элементов в теле мигрирующих птиц и средах их гнездования или зимовок позволяет использовать это в системе экологического мониторинга. По элементному составу крови у

мигрирующих птиц можно охарактеризовать состояние их ареала. Представление о мозаичности его загрязнения и обеспеченности эссенци-альными элементами можно получить по результатам дифференцированного анализа крови у птиц в периоды их размножения и миграций к местам зимовки и обратно.

Белолобый гусь относится к объектам традиционных весенней и осенней охот. Птиц отстреливают на путях миграции, проходящих через Европу и Азию [1]. В крови многих из числа обследованных особей обнаружены высокие концентрации свинца, кадмия и ртути, что не опасно для большей части людей, редко употребляющих мясо диких гусей, но несет угрозу здоровью охотников и членов их семей. Особую опасность представляют отдельные особи, содержание кадмия у которых составляло около 8 тыс. мг/л. Это его значение превышает токсическую дозу для человека (она находится в пределах от 3 до 330 мг) и приближается к верхней летальной границе, равняющейся 9000 мг [11]. Из этого следует, что мясо всех гусей необходимо проверять на содержание поллютантов.

Литература

1. Линьков, А.Б. Охотничьи водоплавающие птицы России. М.: Центрохотконтроль, 2002. 268 с.

2. Юдина, К.А. Поморники семейства Stercoraшdae и чайки подсемейства Larinae / К.А. Юдина, Л.В. Фирсова // Ржанкообразные Charadriiformes. СПб.: Наука, 2002. Ч. 1. 667 с.

3. Лебедева, Н.В. Тяжелые металлы в водоплавающих и око-ловодных птицах Азовского моря / Н.В. Лебедева, Т.В. Сорокина // Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения: мат. межд. конф. (16—18 ноября 2004 г., Россия, г. Киров). Киров, 2004. С. 137-139.

4. Безель, В.С. Микроэлементный состав костной ткани тетеревиных Урала / В.С. Безель, Е.А. Бельский, Л.Н. Степанов // Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения: мат. межд. конф. (16-18 ноября 2004 г. Киров, Россия). Киров, 2004. С. 112-113.

5. Добровольская, Е.В. Тяжелые металлы в оперении птиц как природная метка // Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения: мат. межд. конф. (16-18 ноября 2004 г. Киров, Россия). Киров, 2004. С. 122-124.

6. Еськов, Е.К. Особенности накопления тяжелых металлов в органах и тканях крякв, зимующих на территории Московской области / Е.К. Еськов, В.М. Кирьякулов // Совр. проблемы природопользования, охотоведения и звероводства: мат. межд. науч.-практ. конф. (Киров, 22-25 мая 2007). Киров, 2007. С. 141-142.

7. Lock, J.W., Thompson, D.R., Fumes, R.W., Bartle, J.A. Metal concentration in seabirds of the New Zeland region // Envir. Pollut. 1992. V. 75. P. 289-300.

8. Burger, J., Gochfeld, M. Effect of varying temporal exposure to lead on behaviour development in herring gull (Larus agrentatus) chicks // Pharm. Beochem. Behav. 1995. V. 52. № 3. P. 157-162.

9. Гаранькин, Н.В. Московская область: природные ресурсы, их потенциал / Н.В. Гаранькин, О.Б. Наполов, А.В. Садов. М.: НИА-Природа, 2004. 300 с.

10. Добровольский, Г.В. Оценка экологического состояния почвенно-земельных ресурсов и окружающей природной среды Московской области / Г.В. Добровольский, С.А. Шо-ба. М.: МГУ, 2000. 221 с.

11. Скальный, А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М.: ОНИКС 21 век. Мир, 2004. 216 с.

12. Бертокс, П. Стратегия защиты окружающейся среды от загрязнений / П. Бертокс, Д. Радд. М.: Мир. 606 с.

13. Эйхлер, В. Яды в нашей пище. М.: Мир, 1985. 292 с.

14. Одум, Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т. 1. 328 с.

15. Лебедева, Н.В. Экотоксикология и биогеохимия географических популяций птиц. М.: Наука. 199 с.