Концентрация некоторых микроэлементов в пастбищных биогеоценозах различных биогеохимических провинций Дагестана

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 577 118: 631-585

КОНЦЕНТРАЦИЯ НЕКОТОРЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПАСТБИЩНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗАХ РАЗЛИЧНЫХ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЙ ДАГЕСТАНА

2008Салихов LU.К.*, Луганова С.Г., Гиреев Г.И.

Прикаспийский институт биологических ресурсов* Дагестанский государственный педагогический университет

Были исследованы почвы, растительность и органы животных (овец) на содержание микроэлементов (Си, Со, Zn, Mo, Pb). Выявлена связь содержания указанных микроэлементов в почве с содержанием их в растительности и организме животных. Показано, что концентрация микроэлементов в компонентах экосистем зависит от экологических условий биогеохимических зон Дагестана.

The authors investigated soils, vegetation and animals’ (sheep’s) organs for microelements (Си, Co, Zn, Mo, Pb). They found the relationship between the described microelement content in the soil and their content in plants and animal organisms. It was shown that microelement concentration in the ecosystem components depends on the environmental conditions of Daghestan biogeochemical zones.

Ключевые слова: микроэлементы, концентрация, биогеоценоз,

биогеохимические зоны, микроэлементозы.

Keywords: microelements, concentration, biogeoc enosis, biogeochemical zones, microelementoses.

Вопросы биогеохимического районирования составляют одну из важнейших задач естествознания и являются основой изучения экологического состояния

биосферы. Биогеохимическое

районирование основано на количественной характеристике звеньев биогеохимической пищевой цепи, указывает на возможную изменчивость у растений и

животных организмов обмена веществ в зависимости от геохимических условий среды. Информация, предоставляемая геохимической экологией и картами биогеохимического районирования [1, 7], позволяет решить ряд

теоретических и практических задач сельского хозяйства и медицины.

Выявление концентрации

микроэлементов в почвах и

растительности пастбищ имеет

немаловажное значение, поскольку почва, растения, животные тесно связаны между собой в единую систему. Нарушения или изменения в одном из звеньев отражаются на всей системе [2, 3, 6]. Так, изменения химического состава почвы или недостаток в ней одного или нескольких элементов отражаются на росте растений, обедняют корма и вызывают заболевание животных. С преобладающим проявлением

нарушений одного или нескольких видов обмена веществ, во многом зависящих от микроэлементного дисбаланса, клинически

регистрируют следующие

микроэлементозы: остеодистрофию, эндемический зоб, гипокобальтоз, паракератоз, алиментарную анемию, беломышечную болезнь и др. [8].

При этом особое значение учету потребности организма животных в микроэлементах придается по двум важным показателям: 1 -

многочисленными исследованиями как у нас в стране [4, 5, 9, 11], так и за рубежом [12-16], установлено, что мощное воздействие

микроэлементов на физиологические процессы объясняется их вхождением в состав так называемых акцессорных веществ: дыхательных пигментов, витаминов, гормонов, ферментов, а также коферментов, участвующих в

регуляции жизненных процессов; 2 -наукой также установлено, что

биологически активные

жизненноважные микроэлементы весьма неравномерно распределены в окружающей среде. Еще в 1957 году известный ученый В. В. Ковальский обобщил

многочисленные данные о содержании микроэлементов в

почвах, растениях и составил карту биогеохимических провинций на территории нашей страны, выделив в ней зоны с повышенным и дефицитом отдельных элементов.

Дефицит микроэлементов в кормовых растениях, недостаточное поступление их в организм вызывают патологическое состояние -

хронический комплексный

гипомикроэлементоз, то есть заниженное содержание меди, цинка и других микроэлементов со всеми неблагоприятными для животных последствиями. Болезни находят отражение в изменениях организма, суборганизменных и

надорганизменных систем. Так, к примеру, при энзоотии овец

обнаруживаются следующие

изменения в иерархии систем: в

биогеоценозах - дисбаланс концентрации микроэлементов в почве и пастбищных растениях, в популяции (стаде) - уменьшение рождаемости, увеличение заболеваемости.

Гипомикроэлементозы экзогенного характера [8] возникают при

недостаточном поступлении

микроэлементов с кормом и водой, на почве длительного умеренного дефицита микроэлементов протекают в более легкой форме. Часть

животных адаптируется к

сложившимся условиям питания. Клинически заболевание проявляется у 10-15% поголовья, преимущественно высокопродуктивных овец. У остальных животных нарушения обмена веществ ограничиваются, в основном, изменениями

биохимических показателей.

Проявление патологии,

обусловленное различным

сочетанием недостаточности

микроэлементов, крайне

разнообразно. Общими

клиническими признаками

микроэлементной недостаточности являются извращение и снижение аппетита, потеря упитанности. У больных овец отмечается атония преджелудков. Кожный покров становится сухим, нарушается рост шерсти, снижается количество жиропота. Шерстный покров приобретает матовый оттенок. Шерсть теряет извитость, блеск,

крепость, легко выпадает на значительных участках тела. При длительном недостатке

микроэлементов происходит

рассасывание костной ткани,

размягчение копытного рога,

выпадение зубов. У молодых

животных замедляется развитие,

отмечается низкорослость. У взрослых овец снижается оплодотворяемость и плодовитость, повышается эмбриональная

смертность и случаи рождения

мертвого приплода. Ягнята

рождаются слабыми,

предрасположенными к желудочно-

кишечным и респираторным заболеваниям.

Оздоровление стада в плане

классической фармакологии состоит во введении больным животным

препаратов микроэлементов. С точки зрения биогеоценотической

фармакологии положительный

эффект может быть достигнут не только таким образом, но и путем «оздоровления» биогеоценоза -оптимизации биотического

круговорота внесением в почву

удобрений. Второй путь

оздоровления более естественный и более эффективный, так как

животные будут потреблять микроэлементы в форме природных хелатных соединений в зеленом пастбищном корме. Рацион

пастбищного кормления

сбалансирован самой природой,

которая «знает лучше».

Биогеоценотическая фармакология рекомендует

использовать экологически чистые лекарственные средства. Лекарства-ксенобиотики желательно заменять препаратами, изготовленными из природного сырья. Поэтому охрана и улучшение качества природной среды имеют не только ветеринарное, но и большое медицинское значение.

Биогеоценотическая фармакология предполагает расширение поля зрения фармаколога. Он использует

фармакологические препараты,

сообразуясь с изменениями,

протекающими в биогеоценозах. Оптимизация экологической

обстановки в биогеоценозах -необходимое условие успешного применения фармакологических

препаратов для лечения,

профилактики болезней животных и повышения их продуктивности.

Неполноценное питание животных приводит к нарушению

физиологических и биохимических процессов в организме, что может быть скорректировано лишь введением недостающих

компонентов - микронутриентов. Немаловажное значение среди них принадлежит микроэлементам,

играющим огромную роль в обмене веществ в организме. Однако

бесконтрольное применение как микронутриентов в целом, так и микроэлементов в частности может привести к не менее плачевным результатам вследствие их дисбаланса (избытка одних,

недостатка других, явлений

антагонизма и синергизма).

Степень клинического проявления нарушений обмена веществ у животных бывает различной в зависимости от характера и

длительности дисбаланса элементов питания, дефицита или избытка отдельных питательных веществ или их комплекса.

Методика и материалы.

Для определения

микроэлементного статуса организмов животных (овец) было изучено содержание микроэлементов (меди, кобальта, цинка, молибдена, свинца, марганца, железа, бора, йода) в почве и растительности пастбищ различных биогеохимических провинций

Дагестана и выяснено накопление их в органах и тканях животных.

Всего исследовано 80 проб почв на содержание валовых

микроэлементов. Забор образцов производился на глубине 25 см. Для определения микроэлементного

состава растительности было отобрано 60 образцов. Для проведения опыта с органами животных было отобрано 20 овец.

Содержание валовых форм микроэлементов в почвах, растительности, тканях животных (озолением) устанавливалось

методом ускоренного

колориметрического определения [10].

Результаты наших исследований (табл. 1) указывают на то, что валовое содержание

микроэлементов в почвах различных биогеохимических провинций

неодинаково и зависит от многих факторов окружающей среды: генезиса почвообразующей породы, ее химического и механического состава, pH среды и климатических условий.

Таблица 7

Концентрация валовых форм микроэлементе в компонентах экосистем биогеохимических провинций Дагестана (числитель - в почвах, знаменатель - в растительности). Глубина 0-25 см

Провинция Почва Микроэлементы, мг/кг

Си Со 2п Мо РЬ

Присулакская Солончаки 14,6±0,4 4,2±0,64 6,9±0,6 0,24±0,01 25.4±3.2 17,2±1,8 2,87±0,24 1,12±0,52 32,6±1,2 1,77±0,18

Кизлярская Луговые и солончаки 21,6± 1,8 7,1 ±0,6 8,4±0,3 0,26±0,1 38,4±2,6 21,4± 1,2 1.31 ±0.08 0,72±0,06 20,0±1,2 0,32±0,04

Хасавюртовска я Каштановые 22,8±0,6 6,4±0,89 3,6±0,2 0,14±0,01 30,4±1,8 22,6±3,8 0,34±0,04 0,37±0,02 18,6±1,6 0,26±0,03

Альпийская и субальпийская Горно- луговые 28,4±1,6 9,2±0,2 12,6±0,2 0,27±0,02 42.4±3.1 28,4±1,4 0,24±0,02 0,24±0,05 12,6±2,3 0,22±0,04

Так, нами выявлено, что концентрация изученных

микроэлементов (в мг/кг) по биогеохимическим провинциям

Дагестана различна: солончаки

Присулакской зоны характеризуются низким содержанием меди (14,6±0,4), цинка (25,4±3,2) и повышенным молибдена (2,87±0,24) и свинца (32,6±1,2); солончаки и луговые

почвы Кизлярской зоны содержат большое количество валового

кобальта (8,4±0,3); каштановые

почвы Хасавюртовской зоны концентрируют кобальт (3,6±0,2) и молибден (0,34±0,04) в малых

количествах; горно-луговые почвы альпийской и субальпийской зон содержат высокое количество меди (28,4±1,6), кобальта (12,6±0,2), цинка (42,4±3,1) и наименьшее молибдена (0,24±0,02) и свинца (12,6±2,3). Содержание меди в растительности в мг/кг: Присулакской зоны было пониженным - 4,2±0,64; Кизлярской зоны составляло 7,1 ±0,6; Хасавюртовской - 6,4±0,89 и

высокогорных альпийских лугов -9,2±0,2.

Уровень содержания кобальта по зонам также отличается, минимум содержания которого приходится на Хасавюртовскую зону - 0,14±0,01 и достигает максимума в

растительности альпийской и

субальпийской провинций -

0,27±0,02 мг/кг. Самое низкое содержание цинка характерно для кормовых растений Присулакской зоны —17,2±1,8, а самое высокое для растительности зоны альпийских лугов - 28,4±1,4.

Для молибдена и свинца характерно высокое накопление в растительности Присулакской зоны и пониженное в зонах альпийской и Хасавюртовской.

Таким образом, из полученных нами данных видно, что Присулакская биогеохимическая зона отличается

повышенным содержанием

молибдена и свинца и пониженным меди в растительности. Анализ проведенных исследований

показывает, что содержание меди в организме овец Присулакской зоны (печень - 20,1 ±1,1; головной мозг -5,3±0,2; мышцы -2,1 ±0,6) значительно (почти в 2 раза) уступает ее содержанию в организме овец

высокогорных альпииских лугов (печень - 38,4±1,4; головной мозг -10,4±0,9; мышцы -5,4±0,5). Схожая закономерность наблюдается для кобальта и цинка.

Таблица 2

Концентрация микроэлементе в организме овец в условиях различных биогеохимических зон Дагестана

Провинция Органы и ткани животных Мик роэлементы, мг/кг

Си Со 7п Мо РЬ

Присулакская печень головной мозг мышцы 20,1 ±1,1 5,3±0,2 2,1 ±0,6 0,16±0,04 0,12±0,01 0,76±0,04 34,4±0,06 40,4±0,15 16,4±0,02 0,42±0,2 0,82±0,3 0,13±0,2 0,78±0,12 0,21 ±1,33 0,23±0,92

Кизлярская печень головной мозг мышцы 26,4± 1,2 9,7±0,4 3,8±0,2 0,09±0,02 0,18±0,02 1,04±0,08 48,4±5,19 57,4±8,2 32,2±0,05 0,34±0,3 0,19±0,5 0,03±0,2 0,28±0,02 0,22±0,58 0,10±012

Хасавюртовска я печень головной мозг мышцы 24,3±0,6 6,5±0,6 2,8±0,4 0,12±0,01 0,09±0,03 0,46±0,21 45,2±5,61 49,3±3,52 31,3±0,12 0,13± 1,2 0,21 ±0,1 0,05±0,2 0,34±1,31 0,24±2,23 0,11 ±0,12

Альпийская и субальпийская печень головной мозг мышцы 38,4± 1,4 10,4±0,9 5,4±0,5 0,31 ±0,01 0,22±0,02 1,48±0,06 70,8±4,6 76,1 ±4,5 43,2±0,11 0,12±0,2 0,3±0,24 0,07±0,7 0,25±0,54 0,12±0,02 0,10±0,04

В содержании молибдена и свинца отмечается обратная картина: концентрация молибдена в органах овец Присулакской зоны в 2-4 раза превышает концентрацию его в органах овец альпийской зоны; концентрация свинца в 2-3 раза больше в органах овец Присулакской зоны по сравнению с составом организма овец, выпасаемых на альпийских лугах. Хасавюртовская и Кизлярская зоны характеризуются относительно Присулакской и альпийской зон промежуточным уровнем содержания меди, цинка, молибдена, свинца.

Доказано различное содержание меди, кобальта, цинка, молибдена и свинца в почвах пастбищ, расположенных в разных почвенноклиматических зонах. Итоги исследования указывают на наличие массивов пастбищ с преобладанием почв:

- солончаковых в Присулакской низменности с пониженным содержанием меди и цинка и

высокой концентрацией молибдена и свинца;

- луговых и солончаковых Кизлярской зоны с относительно средним содержанием исследуемых микроэлементов;

- каштановых в Хасавюртовском районе с низким содержанием кобальта и молибдена;

- горно-луговых с повышенным содержанием меди, цинка и пониженным молибдена и свинца.

Таким образом, исследованные нами массивы пастбищ Дагестана характерно отличаются друг от друга, имеют свои специфические особенности и поэтому их можно признать самостоятельными

биогеохимическими провинциями [2, 7].

Данный подход к делению территории пастбищ позволит научно обоснованно вносить

микроудобрения в почвы, проводить микроподкормку животных, поскольку выявление районов с оптимальным, недостаточным или избыточным содержанием микроэлементов в

компонентах экосистем позволяет регулировать уровень их содержания для получения полноценной

заболеваний животных и человека.

сельскохозяйственной продукции и

исключения

эндемических

Примечания

1. Биогеохимическое районирование и геохимическая экология. М. : Наука, 1985. 199 с. 2. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии/Яр. биогеохим. лаб. М., 1980. Т. 16. С. 9-226. 3.

Вернадский В.И. Очерки геохимии. М., 1983. 4. Донник И.М. и др. Влияние экологических факторов на организм животных//Ветеринария. 2007. № 6. С. 38-42. 5. Кабыш АЛ Этиология и принципы лечения эндемических болезней с нарушением обмена//Ветеринария. 2007. № 12. С. 43-45. 6. Ковальский В.В. Геохимическая среда и жизнь. М., 1982. 7. Ковальский В.В. Современные

направления и задачи биогеохимии//Сб. науч. труд. Биологическая роль микроэлементов. М. : Наука, 1983. С. 3-17. 8. Комплексная экологически безопасная система ветеринарной защиты здоровья животных//Методические рекомендации. М., 2000. 239 с. 9. Протасова НА. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и жиbothых//СОЖ, 1998. № 12. С. 32-37. 10. Ринкис Г.Я. Методы ускоренного колориметрического определения микроэлементов. Рига, 1963. 11. Шахов А.Г. Экологические проблемы патологии

сельскохозяйственных животных//Экологические проблемы патологии, фармакологии и терапии животных. Воронеж, 1997. 12. Aggett P.J. Physiology and metabolism of essential trace elements: An outline//Clin. Endocrinol. Metab. 1985. V. 14. № 3. P. 513-543. 13. Ленинджер А. Биохимия:

Молекулярные основы структуры и функции клетки. М., 1974. 14. Mertz W. Clinical and public health significance of chronium//Current topics in nutrition and disease. N.Y., 1982. 15. Schrauzer G.N.

TheDiscovery of the Essential Trace Elements: An Outline of the History of Biological Trace Element Research. N.Y.; London, Plenum Press, 1984. 16. Underwood E.G. Trace elements in human and animal nutrition. 4th ed. N.Y., Acad. Press, 1977.

Статья поступила в редакцию 23.10.2008 г.