Эколого-физиологическое состояние ихтиофауны малых рек Южного Урала

Загрязнение водоемов негативно влияет на состояние гидробионтов, особенно это актуально для рыб, которые замыкают пищевую цепь [1, 2]. В современных условиях малые реки Башкортостана, протекая по территории с жилой и производственной застройкой, испытывают сильнейшее антропогенное воздействие. Интенсивная хозяйственная деятельность, связанная с вырубкой лесов в верховьях рек, незаконной выборкой песчано-гравийной смеси из русел в их нижнем течении, приводит к уменьшению водности и ухудшению формирования стока. В результате техногенного загрязнения поверхностных вод в р. Дёме исчез пескарь – основа питания хищных рыб: окуня, судака, щуки и других. Это привело к нарушению трофических связей и уменьшению биомассы ихтиофауны [3–5].

Рыбы завершают трофические цепи водоема и накапливают тяжелые металлы (ТМ), содержащиеся в воде, донных осадках, в фито- и зоопланктоне, в фито- и зообентосе, отражая гидрогеохимические условия и степень загрязнение водоемов [1–4, 6, 7].

При оценке состояния рыб важное место занимают гематологические и биохимические исследования крови. Это чувствительный и информативный индикатор состояния защитных сил организма животных [6, 8, 9]. Кровь быстро реагирует на действие различных неблагоприятных факторов и может служить одним из ранних показателей нарушения состояния

рыб при загрязнении среды обитания. Это позволяет не только оценивать и прогнозировать экологические последствия нарушения качества водной среды, но и разрабатывать методы оптимизации рыбной продукции в водоемах [3–5].

Целью работы являлось изучение уровня содержания тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Mn) в мышечных тканях и физиологических показателей крови рыб на различных участках р. Дёмы для оценки экологического состояния водотока (рисунок).

Объекты и методы

Объектом исследования являлись рыбы р. Дёмы (левый приток р. Белой), выловленные на участках верхнего, среднего течений и устья реки (рисунок). Для исследования была выбрана щука (Esox Lucius L. – рыба с хищным типом питания). Определение тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Mn) в ее мышечной ткани проведено в аттестованной лаборатории Центра ФГУЗ «ЦГЭ в РБ» методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе « Квант-2А » согласно требованиям ГОСТ 30178–96 «Сырье и продукты пищевые. Атомноабсорбционный метод определения токсичных элементов». Для характеристики уровня содержания ТМ в тканях рыбы полученные концентрации сравнивали с соответствующими санитарно-гигиеническими нормативами по СанПиН 2.3.2.560–96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Гематологические и биохимические характеристики крови изучали на примере мирной рыбы – леща (Abramis brama) и хищной – судака (Lucioperca lucioperca) по стандартным методикам [8–10].

Пункты вылова рыбы р. Дёмы: 1 – выше впадения р. Мияки;

2 – ниже впадения р. Мияки; 3 – ниже Давлекановской МГЭС;

4 – ниже п. Чишмы; 5 – устье реки (г. Уфа)

Результаты и обсуждение

В организм рыб загрязняющие вещества проникают осмотически – через жабры и кожу. Однако для устойчивых токсикантов с низкой растворимостью в воде пищевой путь накопления является основным. Отметим, факторы окружающей среды и биологические характеристики организма влияют на активность накопления в нем загрязняющих веществ [1–2, 7].

Результаты исследования содержания тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Mn) в щуке р. Дёмы представлены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в мышечной ткани (щука)

Пункт вылова рыбы	Концентрация ТМ в мышечной ткани рыбы, мг/кг
	Цинк		Медь		Никель
	M ± m	К*	M ± m	К*	M ± m	К*
1	20,4 ± 5,3	0,51	0,41 ± 0,3	0,04	1,10 ± 0,1	2,2
2	8,8 ± 2,7	0,22	0,35 ± 0,2	0,03	0,28 ± 0,2	0,5
3	11,2 ± 3,4	0,28	0,50 ± 0,3	0,05	0,18 ± 0,1	0,3
4	12,3 ± 3,6	0,31	0,50 ± 0,3	0,05	0,12 ± 0,1	0,2
5	14,4 ± 4,1	0,35	0,42 ± 0,3	0,04	0,11 ± 0,1	0,2
ПДУ*, мг/кг	40,0		10,0		0,5
Физиологическая норма, мг/кг	17,80		0,30		0,34

* К – коэффициент накопления (М/ПДУ);

** ПДУ – предельно допустимые уровни концентраций металлов в мышцах рыб по СанПиН 2.3.2.560-96.

Характер распределения концентрации ТМ в образцах рыб в большинстве участков вылова рыбы практически совпадает. Лишь в пунктах 1, 2 (выше и ниже впадения р. Мияки) имеются различия по марганцу и меди. Содержание цинка в мышечной ткани рыб р. Дёмы изменяется от 8,78 до 20,37 мг/кг и не превышает допустимый уровень концентрации металла (40 мг/кг). Максимальное значение концентрации цинка выше физиологической нормы (17,80 мг/кг) отмечено в рыбах, выловленных выше впадения р. Мияки. Во всех местах р. Дёмы содержание меди в мышечной ткани щуки варьировало незначительно (от 0,35 до 0,50 мг/кг), существенно уступая величине ПДУ (10 мг/кг), и было близким к физиологической норме (0,3 мг/кг) [6, 7]. Концентрация никеля в мышечной ткани щуки в большинстве пунктов изученного участка р. Дёмы изменялась в интервале 0,11–0,28 мг/кг и соответствовала нормативным показателям. В образцах рыб, выловленных в верховье р. Дёмы (пункт 1), содержание никеля (1,1 мг/кг) значительно превышало соответствующие значения ПДУ (0,5 мг/кг) и физиологическую норму (0,34 мг/кг) [7, 8]. Последовательный ряд убывания содержания ТМ в мышечных тканях рыб р. Дёмы имеет следующий вид: выше впадения р. Мияки – Zn > Mn > Ni > Cu; ниже впадения р. Мияки – Mn > Zn > Cu > Ni; ниже Давлека-новской МГЭС – Zn > Mn > Cu > Ni; ниже п. Чишмы – Zn > Mn > Cu > Ni; устье р. Дёмы – Zn > Mn > Cu > Ni.

Физиологические особенности реакции организма рыб использованы для оценки ее состояния. В связи с этим исследованы гематологические и биохимические показатели крови мирных и хищных рыб (лещ – Abramis brama, судак – Lucioperca lucioperca, соответственно), отловленных у г. Давлеканово (табл. 2).

Таблица 2

Гематологические и биохимические показатели крови леща (Abramis brama) и судака (Lucioperca lucioperca)

Показатель	Вид рыб		Физиологическая норма*
	лещ	судак
Число эритроцитов, n ∙ 1012/л	1,1 ± 0,1	2,3 ± 0,2	1,5–2,5
Скорость осаждения эритроцитов (СОЭ), мм/ч	4,0 ± 0,3	2,0 ± 0,2	3,6–4,5
Гемоглобин, г/л	82,3 ± 3,4	91,3 ± 2,8	70–120
Число лейкоцитов, n ∙ 109/л	44,0 ± 1,4	60,0 ± 1,2	20–60
Общий белок, г/л	24,3 ± 1,8	45,7 ± 2,1	25–70
Холестерин, ммоль/л	3,5 ± 0,1	8,7 ± 0,2	7,5–10,5
Глюкоза, ммоль/л	1,9 ± 0,1	1,9 ± 0,3	2,0–11,0
Креатинин, мкмоль/л	26,3 ± 2,4	30,6 ± 2,7	26–30

* Физиологическая норма по данным [6, 9–10].

Кровь рыб мало отличается по составу от других позвоночных животных. Форменными элементами крови являются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. По объему эритроциты занимают 41–43% по отношению к плазме крови. Для разных видов рыб количество эритроцитов изменяется в широких пределах: у пресноводных – (0,7–3,5) ∙ 1012/л [5]. Установлено, что количество эритроцитов в крови леща и судака составляет 1,1 ∙ 1012 и 2,0 ∙ 1012/л соответственно и согласуется с нормативными физиологическими параметрами (табл. 2). Содержание гемоглобина также является одним из индикаторов физиологического состояния рыб. Его высокой уровень обеспечивает более интенсивные обменные процессы и широкие возможности для выживания в неблагоприятных условиях. Исследования показали: уровни гемоглобина в крови леща и судака (82,3 и 91,3 г/л) соответствуют нормативным показателям (70–120 г/л). Лейкоциты рыб отличаются большим разнообразием. У большинства видов рыб в крови имеются зернистые (нейтрофилы, эозинофилы) и незернистые (лимфоциты, моноциты) формы лейкоцитов. Преобладают лимфоциты, на их долю приходится до 80–95%, содержание нейтрофилов не превышает 20%, моноцитов – 0,5–10%, эозинофилы встречаются редко. Количество лейкоцитов зависит от сезона, летом оно повышается и понижается зимой в связи со снижением интенсивности обменных процессов [4]. Число лейкоцитов у исследованных рыб – (44,0 и 60,0) ∙ 109/л. У хищного судака лейкоцитов больше на 36%, но соответствует физиологическим нормам (20–60) ∙ 109/л (табл. 2) [9, 10]. Белки плазмы выполняют многообразные функции: обеспечивают оптимальную вязкость крови и водный баланс организма, являются резервом для построения тканевых белков, осуществляют перенос биологически активных веществ, участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия, играют защитную роль [9, 10]. В исследовании установлено: содержание общего белка в плазме крови различается (24,3 и 45,7 г/л) у леща и судака. Возможно, это обусловлено разницей в пищевой обеспеченности этого вида и скоростью метаболизма, но в целом результаты согласуются с физиологическими нормами (25–70 г/л) (табл. 2). Снижение содержания холестерина в крови часто происходит вследствие уменьшения кормовой базы животного происхождения или в результате ухудшения работы печени из-за токсического действия загрязнителей. В проведенном исследовании отмечено различие уровня холестерина в крови мирных и хищных рыб: лещ – 3,5; судак – 8,7 ммоль/л. Результаты не выходят за пределы нормативных показателей (7,5–10,5 ммоль/л). Патология печени и интоксикация у изученных рыб не наблюдались. Один из информативных биохимических показателей физиологического состояния живых организмов – содержание глюкозы. У исследованных рыб эти значения близки к нижней границе физиологической нормы (2,0–11,0 ммоль/л). Повышение концентрации креатинина в крови является свидетельством почечной недостаточности, а снижение может быть следствием нарушения кормовой базы. Отклонений данного показателя у рыб (лещ – 26,3 и судак – 30,6 мкмоль/л) от физиологических нормативов (26–30 мкмоль/л) не обнаружено.

Выводы

Таким образом, исследования по содержанию ряда тяжелых металлов в мышечной ткани, а также совокупность полученных гематологических и биохимических показателей крови рыб, выловленных на различных участках р. Дёмы (приток р. Белой), свидетельствуют об удовлетворительном физиологическом состоянии и возможности самоочищения природных вод.