Журналы Конференции Монографии Учебники Нормативные документы Мероприятия ВКР
Отправить рукопись
Главная / Журналы / Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство / Том 2017 Номер 3 / БИОАККУМУЛЯЦИЯ РТУТИ И СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ РУССКОГО (ACIPENSERGUELDENSTAEDTII) И ПЕРСИДСКОГО (ACIPENSERPERSICUS) ОСЕТРОВ
БИОАККУМУЛЯЦИЯ РТУТИ И СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ РУССКОГО (ACIPENSERGUELDENSTAEDTII) И ПЕРСИДСКОГО (ACIPENSERPERSICUS) ОСЕТРОВ
Отправить рукопись Скачать PDF
Текст
Цитировать
Цитирований:

БИОАККУМУЛЯЦИЯ РТУТИ И СЕЛЕНА В ОРГАНИЗМЕ РУССКОГО (ACIPENSERGUELDENSTAEDTII) И ПЕРСИДСКОГО (ACIPENSERPERSICUS) ОСЕТРОВ
Голубкина Надежда Александровна 1
Хурсанов Алишер Саидович 2
Ершова Татьяна Сергеевна 3
Зайцев Вячеслав Федорович 4
Чаплыгин Владимир Александрович 5
Авторы:
1.  Агрохимический испытательный центр Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семеноводства овощных культур

2.  Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (старший специалист лаборатории водных проблем и токсикологии )

3.  Астраханский государственный технический университет (кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры гидробиологии и общей экологии )

4.  Астраханский государственный технический университет ( д-р с.-х. наук, профессор; профессор кафедры гидробиологии и общей экологии)

5.  Астраханский государственный технический университет (кандидат биологических наук; доцент кафедры гидробиологии и общей экологии )

Тип:
Статья
DOI:
https://doi.org/10.24143/2073-5529-2017-3-122-127
Страницы:
с 122 по 127
Статус:
Опубликован
Получено:
05.09.2017
Одобрено:
06.01.2023
Опубликовано:
25.09.2017
Классификаторы:
УДК 574.2
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
ртуть, селен, русский осетр, персидский осетр, Каспийское море, биоаккумуляция
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Целью исследования являлось изучение аккумуляции ртути и селена в мышцах и печени русского ( Acipenser gueldenstaedtii ) и персидского ( Acipenser persicus ) осетров, выловленных в Каспийском море. Анализ полученных данных позволил выявить преимущественное накопление ртути и селена в печени обоих видов рыб по сравнению с мышечной тканью. Показано, что уровень аккумуляции ртути в печени и мышцах у персидского осетра был выше, чем у русского. Корреляционный анализ данных показал, что содержание ртути в печени и мышцах осетров статистически значимо зависело от возраста, длины и веса рыб. Выявлена прямая корреляционная зависимость между содержанием селена в мышечной ткани и массой тела рыб. Результаты анализа свидетельствуют о том, что накопление ртути и селена в организме персидского и русского осетров обусловлено их видовыми физиологическими особенностями, а также свойствами самих элементов. Концентрация ртути в печени и мышцах исследованных рыб невелика и соответствует нормам, установленным в России. Уровень содержания селена в печени увеличивается с возрастанием в ней концентрации ртути, что является подтверждением защитной функции селена в отношении тяжелых металлов.

Ключевые слова:
ртуть, селен, русский осетр, персидский осетр, Каспийское море, биоаккумуляция
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать
Введение Каспийское море - один из наиболее продуктивных водоемов планеты со своеобразными условиями среды и уникальным составом гидробионтов. Основным богатством Каспийского моря являются 6 видов осетровых рыб: белуга (Huso huso), русский осетр (Acipenser gueldenstaedtii), персидский осетр (Acipenser persicus), шип (Acipenser nudiventris), севрюга (Acipenser stellatus). К сожалению, в конце ХХ столетия они потеряли промысловое значение [1]. Для водных экосистем, из всех содержащихся в них тяжелых металлов, наиболее опасна ртуть [2]. Экологическая опасность ртути в гидросфере заключается в ее непосредственном токсичном влиянии на водных обитателей, способности включаться в биогеохимические циклы с тенденцией к биоаккумуляции в трофической структуре водных экосистем, длительно циклировать и накапливаться в организмах в количествах, представляющих опасность для человека [3]. В организм рыб ртуть поступает преимущественно с пищей и может накапливаться в различных тканях и органах [4, 5]. В настоящее время численность осетровых видов рыб поддерживается в большей степени за счет искусственного воспроизводства. В связи с существенной оптимизацией условий искусственного воспроизводства возникает необходимость изучения роли микроэлементов в обменных процессах водных организмов. Среди микроэлементов особый интерес представляет селен. Являясь эссенциальным элементом, селен обладает большим разнообразием белковых форм [6]. Селен необходим для нормального роста и развития организма рыб. Проявляя антиоксидантные свойства, селен поддерживает иммунитет и защищает организм от токсического действия тяжелых металлов. Входя в состав активного центра трийодтирониндеиодиназы, селен стимулирует синтез тиреоидных гормонов у рыбы [7], участвуя, таким образом, в процессах метаморфоза рыбы и, совместно с йодом, осуществляя антиоксидантную функцию [8]. На основании вышесказанного целью исследования являлось определение уровня содержания ртути и селена в печени и мышцах русского и персидского осетров (Acipenser gueldenstaedtii и Acipenser persicus) в морской период их жизни. Материалы и методы исследования Выбор объектов исследования был определен двумя обстоятельствами. Во-первых, осетровые - ценнейшие реликтовые виды, находящиеся на грани исчезновения и чувствительно реагирующие на загрязнение окружающей среды. Во-вторых, русский и персидский осетры являются бентофагами. В водных экосистемах селен интенсивно аккумулируется в донных отложениях с детритом, частичками глины, гуминовыми кислотами и в виде элементарного селена, легко образующегося в восстановительных условиях [9]. Включение этой части селена в биологический кругооборот осуществляется с помощью микроорганизмов, фитопланктона, моллюсков и ракообразных и опосредованно - бентосными видами рыб. В то же время бактериальные процессы приводят также к биотрансформации неорганической ртути в метилртутные соединения, накапливающиеся в пищевой цепи. Наиболее интенсивно они протекают в донных отложениях водоемов [10]. Отбор проб органов и тканей осетровых осуществлялся из траловых уловов в Северном Каспии (в зоне ответственности Российской Федерации) в период проведения тралово-акустических съемок по стандартной сетке станций Каспийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства (КаспНИРХ) в июне - августе 2014 г. Образцы проб были изъяты у осетров, вес особей которых варьировал: от 2 до 5,9 кг у персидского и от 1 до 9 кг - у русского осетра. Образцы тканей и органов на содержание ртути были исследованы на анализаторе ртути А-915М с пиролитической приставкой ПИРО-915+. Содержание селена устанавливали флуорометрически (Alfthan, 1984). Статистическую обработку результатов осуществляли с использованием критерия Стьюдента и компьютерной статистической программы Excel. Результаты исследований и их обсуждение Ртуть. Анализ полученных нами данных (табл.) позволил выявить более высокие концентрации ртути в печени как у русского, так и у персидского осетра по сравнению с показателями в мышцах, что соответствует данным других авторов [11]. Механизм токсического действия ртути связан с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Таким образом, блокируя белки, ртуть изменяет их свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов, тем самым нарушая белковый обмен. При этом именно печень выполняет функцию детекторов, фильтров и трансформаторов веществ и несет ответственность за содержание ртути в организме [12]. Содержание ртути и селена в печени и мышцах осетров Объект исследования Содержание, мг/кг ртути селена Русский осетр Персидский осетр Русский осетр Персидский осетр Печень 0,137 ± 0,026 0,224 ± 0,070 2,071 ± 0,314 2,148 ± 0,251 Мышцы 0,064 ± 0,014 0,088 ± 0,012 1,059 ± 0,292 0,922 ± 0,187 Содержание ртути в мышцах исследованных рыб, по сравнению с ее содержанием в печени, небольшое, однако до 90-99 % ртути в мышечной ткани находится в наиболее токсичной - метилированной форме [11]. Необходимо отметить, что в нашем случае у персидского осетра, который имеет более высокий темп линейного и весового роста [13], степень аккумуляции ртути в печени и мышцах у персидского осетра была выше, чем у русского. Возможно, это связано с тем, что накопление ртути имеет видовую специфичность. Результаты, полученные ранее Т. Б. Камшиловой при исследовании окуня (Perca fluviatilis) [4], также свидетельствуют о том, что высокий темп линейного и весового роста у рыб способствует большему накоплению этого металла. Селен. Результаты нашего исследования, а также данные о селенном статусе белого и тупорылого осетров [14] показывают, что осетр, как бентофаг, характеризуется способностью накапливать такое количество селена в мышечной ткани, которое для других видов рыб является токсичным. Содержание селена в мышечной ткани осетров оказалось в 1,4-2 раза выше содержания селена в мышечной ткани различных видов килек, воблы и бычков Каспийского моря [15] и более чем в 2 раза выше средних значений содержания селена в мышцах других видов морских рыб [10]. Согласно данным таблицы, печень осетров аккумулирует селена существенно больше, чем мышечная ткань, что обусловлено способностью этого элемента накапливаться в органах, участвующих в детоксикации (печень и почки) [16]. Корреляционный анализ. Согласно данным корреляционного анализа, проведенного в ходе исследования, содержание ртути в печени и мышцах русского осетра статистически значимо зависело от возраста рыб (r = 0,58 и r = 0,5). У персидского осетра уровень аккумуляции ртути в печени также положительно коррелировал с возрастом (r = 0,55), однако связь между концентрацией ртути в мышечной ткани с возрастом не была статистически значимой. Была выявлена также положительная корреляционная зависимость между длиной рыб и содержанием ртути в мышцах и печени персидского осетра - r = 0,8 и r = 0,99 соответственно. У русского осетра эта зависимость была несколько слабее - r = 0,57 и r = 0,58 соответственно. Сходная ситуация складывалась и при определении зависимости концентрации ртути в мышцах и печени от веса. Так, у персидского осетра показатель зависимости составлял 0,6 и 0,9 соответственно, у русского осетра - 0,6 и для мышц, и для печени. Анализ сопряженного накопления ртути органами и тканями персидского осетра показал, что ее содержание в печени и мышцах находится в тесной корреляции (r = 0,86), тогда как у русского осетра данная зависимость была слабой (r = 0,34). Сопряженная аккумуляция ртути в печени и мышцах является установленным фактом [16]. Различия, полученные в результате анализа, еще раз свидетельствуют о различных системах накопления микроэлементов, в частности ртути, у осетров, относящихся к разным видам. Значительный разброс значений концентрации селена в мышечной ткани русского осетра связан с большим дапазоном значений массы исследованных особей и выявленной прямой корреляцией между содержанием селена и массой тела (r = 0,9). Ранее Н. А. Голубкина и Т. Т. Папазян [17] отмечали, что у дельфина накопление селена и ртути органами и тканями взаимосвязано. Однако взаимосвязи показателей аккумулирования селена и ртути, согласно литературным данным, весьма противоречивы [10]. В то же время D. Wang [18] установил прямую корреляцию между концентрацией селена и ртути в мышечной ткани окуня. Отсутствие взаимосвязи между уровнем накопления селена и ртути для отдельных видов рыб может быть обусловлено разным содержанием водорастворимых форм этих микроэлементов [9]. Заключение Таким образом, различия в уровне накопления ртути и селена органами и тканями персидского и русского осетров обусловлено их видовыми физиологическими особенностями. Следует отметить, что значения концентрации ртути в печени и мышцах исследованных рыб невелики и соответствуют нормам, установленным в России (допустимый уровень содержания ртути в морских рыбах составляет 0,5 мг/кг (СанПин 2.3.21078-01 (http://base.garant.ru/4178234/)). Возможно, это связано с тем, что с повышением солености воды снижается интенсивность метилирования ртути в результате образования устойчивых ковалентных соединений с ионами хлора, которые в первую очередь поглощаются различными гидробионтами [19], а также со способностью селена снижать уровень аккумулирования ртути. В ходе нашего исследования также было показано, что уровень содержания селена в печени увеличивается с возрастанием в ней концентрации ртути, что является подтверждением защитной функции селена в отношении тяжелых металлов. Именно поэтому при искусственном разведении рыб применение селенсодержащих премиксов позволит обеспечить повышение их иммунитета, увеличить выживаемость и ускорить прирост массы. Однако целесообразность применения водорастворимых форм селена в искусственных водоемах требует подтверждения в ходе дополнительных исследований.
Список литературы

1. Иванов В. П. Биологические ресурсы Каспийского моря. Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2000. 100 с.

2. Воробьев В. И., Зайцев В. Ф., Щербакова Е. Н. Биогенная миграция тяжелых металлов в организме русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii, Brandt). Астрахань: Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2007. 115 с.

3. Моисеенко Т. И. Ртуть в гидросфере // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: материалы Междунар. симпоз. (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М.: ГЕОХИ РАН, 2010. С. 14-19.

4. Камшилова Т. Б., Комов В. Т., Гремячих В. А. Содержание ртути и скорость роста окуня Perca fluviatilis из озер Вологодской области // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: материалы Междунар. симпоз. (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М.: ГЕОХИ РАН, 2010. С. 277-281.

5. Немова Н. Н., Комов В. Т. Показатели биохимического метаболизма у пресноводных рыб с повышенным содержанием ртути // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: материалы Междунар. симпоз. (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М.: ГЕОХИ РАН, 2010. С. 297-300.

6. Janz D. M. Selenium in Homeostasis and Toxicology of Essential Metals // Fish Physiol. 2012. Vol. 314. P. 327-374.

7. Ribeiro A. R. A., Ribeiro L., Saele O., Hamre K., Dinis M. T., Mjren M. Selenium supplementation changes glutathione peroxidase activity and thyroid hormone production in Senegalese sole (Soleasene galensis) larvae // Aquaculture Nutrition. 2012. Vol. 18, iss. 5. P. 559-567.

8. Nimta G., Valsa S. P., Subhas M. C. P. Physiologic implications of inter-hormonal interference in fish: Lessons from the interaction of adrenaline with cortisol and thyroid hormones in climbing perch (Anabas testudineus Bloch) // General Comp. Endocrinol. 2013. Vol. 181. P. 122-129.

9. Кекина Е. Г., Голубкина Н. А., Кузьмина В. В., Баранов В. И., Хотимченко С. А. Содержание йода и селена в мышцах некоторых промысловых рыб Рыбинского водохранилища // Микроэлементы в медицине. 2009. Т. 10, вып. 3-4. С. 31-36.

10. Кекина Е. Г., Голубкина Н. А., Баранов В. И., Хотимченко С. А. Морская рыба как источник диетического йода и селена // Микроэлементы в медицине. 2008. Т. 9, вып. 3-4. С. 67-72.

11. Голованова И. Л. Влияние ртути на пищеварение у животных различных систематических групп // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: материалы Междунар. симпоз. (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М.: ГЕОХИ РАН, 2010. С. 263-268.

12. Пастухов М. В., Эпов В. Н., Чешельский Т. М., Алиева В. И., Гребенщикова В. И. Распределение и аккумуляция ртути в байкальской нерпе // Изв. Иркутск. гос. ун-та. Сер.: Биология. Экология. 2011. Т. 4, № 1. С. 56-66.

13. Иванов В. П., Комарова Г. В. Рыбы Каспийского моря (систематика, биология, промысел). Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. 256 с.

14. Huang S. S-Y., Strathe A. B., Wang W-F., Deng D-F., J. G., Fadel. J. G., Hung S. S. O. Selenocompounds in juvenile white sturgeon: Evaluating blood, tissue and urine selenium concentrations in juvenile sturgeon after a single oral dose // Aquatic Toxicology. 2012. Vol. 109. P. 158-165.

15. Мункуева С. Д., Голубкина Н. А. Накопление селена рыбой Бурятии // Вопросы питания. 2003. № 3. С. 56-62.

16. Гашкина Н. А., Моисеенко Т. И., Кудрявцева Л. П. Биоаккумуляция ртути в организмах рыб в водоемах Европейской части России // Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты: материалы Междунар. симпоз. (Москва, 7-9 сентября 2010 г.). М.: ГЕОХИ РАН, 2010. С. 258-263.

17. Голубкина Н. А., Папазян Т. Т. Селен в питании // Растения, животные, человек. М.: Печатный город, 2006. 256 с.

18. Wang D. The Environmental Biogeochemistry of Selenium in Natural Water Ecosystem. Publ. Nat. Public Health Inst., Helsinki, KTL A3, 1994. 244 p.

19. Комов В. Т., Гремячих В. А., Ершов П. Н. Сравнительное содержание ртути в мышцах рыб водоемов севера Европейской России (Кандалакшский залив Белого моря) // Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера: материалы XXVIII Междунар. конф. (Петрозаводск, 5-8 октября 2009 г.). Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2009. C. 289-292.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported

Поддержка Powered by Editorum,  Инструкции
Войти или Создать
* Забыли пароль?