Экотоксикологический анализ трофической цепочки зайца-беляка (Lepus timidus L.) в тундролесье Таймыра
Автор: Кочкарев П.В.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 4, 2012 года.
Бесплатный доступ
В статье приводятся данные по содержанию тяжелых металлов в основных кормах зайца-беляка на Таймыре. Сделан анализ потребляемых кормов в различных биотопах и на различном удалении от Норильского комбината. Рассмотрена динамика накопления тяжелых металлов в организме зайцев по сезонам года. Предлагается использовать этот вид животных как индикатор загрязнения природной среды в условиях Крайнего Севера.
Кадмий, заяц-беляк, питание, растительность, норильск, таймыр
Короткий адрес: https://sciup.org/14082296
IDR: 14082296 | УДК: 599.74(571.1/.5)
Ecological and toxicological analysis of the polar hare (Lepus timidus L.) trophic chain in the Taimyr tundra-forest
Data on the heavy metal availability in the polar hare basic forage on Taimyr are given in the article. The analysis of consumed forage in various biotopes and various distances from Norilsk industrial complex is conducted. Dynamics of heavy metal accumulation in the hare organism on the year seasons is considered. It is offered to use this species of animals as environment pollution indicator in the Far North conditions.
Текст научной статьи Экотоксикологический анализ трофической цепочки зайца-беляка (Lepus timidus L.) в тундролесье Таймыра
Введение. Экотоксилогический анализ природных популяций млекопитающих позволяет произвести оценку воздействия химических агентов на живущие организмы и изучить их ответные реакции на эти воздействия. Значительные материалы по подобному анализу природных популяций птиц и млекопитающих Севера ( Карелия) представлены в публикациях Э.В. Ивантера и Н.В. Медведева (2007); В.В. Дьяконова и др. (1996); Н.В. Медведева (2003); в Беларусии И.К. Владковской и др. (1983).
Цель исследований. Провести анализ на присутствие тяжелых металлов (ТМ) в основных кормовых растениях массового вида млекопитающих Таймыра, ведущего в основном оседлый образ жизни (заяц-беляк). Выяснить механизм накопления ТМ в зависимости от стациального и биотопического распределения этого зверька. Выяснить возможность использования зайца-беляка как модельного биоиндикатора загрязнения природной среды.
Рис. 1. Места отбора проб вблизи Норильского промышленного района 2004–2011 гг
Результаты исследований и их обсуждение. Наши данные и данные исследователей, проводивших работы на Крайнем Севере по изучению питания зайца-беляка [Крашевский О.Р., 1987], показывают, что в рационе этого зверька присутствует около 30 видов растительного корма. Наиболее часто встречаемые 10 видов: кустарниковые семейство ивовые (Salicacae) – 4, березовые (Betulaceae) – 2 и травянистые осоковые (Cyperaceae) – 4. Нами выбраны для осуществления мониторинга следующие виды кустарников: Duschekia fruticosa (Rupr), Salix glauca L., Salix arctica Pall. и осоки без определения вида. Эти растения имеют циркумполярное распространение и на территории Таймыра представлены от Путоранских гор на юге до гор Быранга на севере [Поспелова Е.Б. и др., 2007].
Биотопическое распределение зайца-беляка по сезонам года несколько различается. В летней период массовой вегетации растений зайцы расходятся по тундре и не образуют больших популяционных плотностей. В это период рацион зайца наиболее разнообразен и в основном состоит из злаков, в том числе и из осок. В осенний период, с наступлением холодов и выпадением первого снега, зверьки перемещаются к поймам ручьев и рек, где в изобилии произрастает кустарниковая растительность. Питание зайцев носит смешанный характер: злаки, побеги и листья кустарников, растительная ветошь. В этот период плотность населения зайцев в отдельных местностях достигает 4–6 особей на 100 га. В самый длительный период многоснежья – зимы – зайцы-беляки в основном обитают по поймам ручьев, речек и озер, где имеется в изобилии легко доступный корм – кустарниковая растительность. С увеличением глубины снежного покрова зверьки полностью переходят на питание корой и побегами ольхи, ивы. В это период плотность их населения может достигать 10–12 особей на 100 га. Аналогичное отмечал и О.Р. Крашевский (1987) в своих исследованиях на плато Путоран. Проведенный анализ основных растительных кормов на содержание ТМ в различных частях растений (табл.) позволяет объяснить причины увеличения или уменьшения попадания ТМ в организм зайцев.
Учитывая потребление объема растительной пищи (г) зайцем за одну кормежку, мы рассчитали среднее поступление МЭ и ТМ в организм животного в различные сезоны года на различном удалении от Норильского промышленного района. Наиболее показательна динамика потребления Cd. Как видно из приведенных диаграмм (рис.2), наибольшее количество кадмия попадает в организм зайца-беляка при потреблении веточного корма (побегов кустарников), т.е. в зимний период. С появлением первых почек на кустарни- ках, несмотря на высокий снежный покров, заяц переходит на питание этими частями растений, соответственно резко снижается поступление Cd в организм животного. Как видно из диаграммы, потребление Cd в рационе питания зайца-беляка в зимний период сильно изменчиво в зависимости от стациального обитания этого зверька. Проведенный анализ содержания ТМ в различных органах и мышцах зайцев с Таймыра показал, что содержание кадмия резко увеличивается у молодых зайцев в первые месяцы зимы с 0,06 до 0,35мг/ кг в мышцах и с 0,08 до 3,7 мг/ кг в почках (n= 18). Исследовались зайцы, добытые в восточном направлении от НПР на удалении 50–100 км. Накопление Cd у зайцев старших возрастных групп в сходных биотопах происходит гораздо медленнее, чем у молодых животных. В начале зимы содержание Cd в мышцах исследованных зайцев старших возрастных групп составило 0,23–0,41 мг/кг и в почках 3,4–4,741 мг/кг.
Концентрация тяжелых металлов и микроэлементов (мг/кг сухого веса) в растениях кормах зайца беляка на Таймыре
|
Место сбора материалов |
Вид растения |
Часть растения |
Микроэлементы и тяжелые металлы |
|||||
|
Hg |
Pb |
Cd |
Cu |
Ni |
Fe |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Q. CD CD CD ^£ О T- |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,150,23 |
1,2-145 |
0,023 -0,15 |
4,5 7,6 |
2,7 4,6 |
56,2 97,4 |
|
Листья |
0,110,28 |
0,75 1,34 |
0,230,47 |
5,8 6,7 |
1,7 1,9 |
78,8 102,4 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,010,06 |
0,091,3 |
0,4 0,92 |
5,0 8,2 |
1,6 3,1 |
74,2 109,8 |
|
|
Листья |
0,10,19 |
0,050,9 |
0,340,7 |
6,5 9,2 |
0,871,05 |
34,2 97,4 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,190,36 |
0,9-1,2 |
0,821,02 |
3,5 7,4 |
1,3 2,2 |
45,4 97,3 |
|
|
Листья |
0,180,34 |
1,3 1,49 |
0,270,58 |
4,4 6,1 |
0,961,7 |
78,0 110,6 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,570,78 |
0,9-1,2 |
0,045 -0,7 |
5,3 6,7 |
0,56 1,2 |
75,3 110,4 |
|
|
о 1— CD О m T- |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,210,32 |
0,080,2 |
0,080,9 |
6,9 9,7 |
2,5 5,4 |
52,3 64,8 |
|
Листья |
0,190,37 |
0,1 0,58 |
0,050,08 |
5,8 7,8 |
2,4 3,2 |
3,4,6 45,3 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,140,22 |
0,9 1,78 |
0,090,6 |
9,5 11,6 |
2,6 5,4 |
57,6 64,3 |
|
|
Листья |
0,090,16 |
0,9-1,6 |
0,050,6 |
5,5 6,8 |
1,7 2,5 |
16,9 45,1 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,120,19 |
0,8-1,2 |
0,10,6 |
5,9 9,8 |
2,5 4,9 |
2,31 48,2 |
|
|
Листья |
0,050,26 |
0,7-1,8 |
0,050,2 |
3,6 6,9 |
0,9 3,1 |
12,6 45,2 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,170,32 |
0,8-1,9 |
0,10,7 |
4,8 8,6 |
2,8 5,2 |
23,6 56,3 |
|
Продолжение табл.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
2 о Т- |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,07 |
1,2-1,9 |
0,2 0,75 |
53,8 12,5 |
2,9 6,5 |
25,3 64,3 |
|
Листья |
0,1 0,22 |
1,3-2,0 |
0,1 0,45 |
4,5 9,5 |
1,3 4,6 |
20,1 45,2 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,050,1 |
0,9-1,6 |
0,3 1,1 |
8,5 12,3 |
3,4 6,7 |
45,2 75,3 |
|
|
Листья |
0,0090,12 |
1,2-1,8 |
0,20,8 |
5,3 6,8 |
2,1 4,1 |
18,3 35,6 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,06 0,09 |
1,5-2,5 |
0,080,3 |
7,6 9,8 |
4,2 6,3 |
17,1 35,8 |
|
|
Листья |
0,080,17 |
1,3-2,2 |
0,050,2 |
4,2 6,5 |
2,9 5,1 |
23,5 48,3 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,03 0,09 |
1,5-2,7 |
0,2 0,85 |
5,6 11,5 |
3,6 7,1 |
25,9 64,3 |
|
|
СЕ си си со Т- |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,31 0,57 |
1,1 1,33 |
0,050,1 |
3,5 6,8 |
1,5 4,3 |
26,3 67,8 |
|
Листья |
0,260,62 |
0,5-0,9 |
0,030,08 |
2,8 4,5 |
2,3 3,9 |
18,3 46,2 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,220,34 |
0,6-1,2 |
0,060,09 |
5,4 8,6 |
1,8 4,5 |
26,3 68,7 |
|
|
Листья |
0,120,45 |
0,8-1,5 |
0,020,08 |
3,8 6,9 |
1,0 3,6 |
11,0 25,6 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,290,37 |
0,080,5 |
0,010,08 |
3,1 8,5 |
2,3 3,9 |
29,3 67,2 |
|
|
Листья |
0,210,46 |
0,1-0,6 |
0,0080,07 |
3,0 5,1 |
2,1 3,5 |
14,8 28,2 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,45 0,59 |
0,5-1,5 |
0,050,09 |
3,6 6,2 |
1,9 4,2 |
15,9 78,2 |
Продолжение табл.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Q. CD CD CD ^£ О LO |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,010,023 |
0,020,08 |
0,50,9 |
2,5 5,1 |
1,3 2,7 |
11,2 23,5 |
|
Листья |
0,010,019 |
0,030,08 |
0,2 1,1 |
2,0 3,6 |
0,9 2,2 |
6,5-12,8 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0090,02 |
0,010,05 |
0,8 1,2 |
2,5 2,9 |
1,4 3,1 |
18,7 26,9 |
|
|
Листья |
0,0060,015 |
0,010,08 |
0,50,9 |
1,6 1,8 |
0,7 1,9 |
6,4-11,5 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0070,01 |
0,020,05 |
0,6 1,3 |
2,5 3,2 |
2,3 3,1 |
8,5-16,9 |
|
|
Листья |
0,0090,025 |
0,020,07 |
0,30,9 |
1,8 2,2 |
1,1 2,3 |
5,6-9,5 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Листья |
0,010,067 |
0,030,12 |
0,50,8 |
1,9 3,4 |
1,4 4,8 |
3,5-8,6 |
|
|
О 1— CD О m LO |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,003 0,005 |
0,02 0,05 |
0,2 0,95 |
5,8 12,5 |
2,3 4,8 |
9,6-25,3 |
|
Листья |
0,0050,006 |
0,030,07 |
0,080,25 |
4,3 4,9 |
2,2 4,5 |
5,7-8,5 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0040,006 |
0,0090,05 |
0,2 0,82 |
11,9 13,8 |
1,6 5,2 |
3,9-19,7 |
|
|
Листья |
0,0050,006 |
0,020,07 |
0,0340,5 |
8,5 9,2 |
2,2 4,8 |
4,2-9,6 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0020,003 |
0,010,05 |
0,080,12 |
10,2 12,1 |
1,9 5,1 |
12,3 26,2 |
|
|
Листья |
0,0030,004 |
0,010,08 |
0,030,08 |
8,6 9,2 |
1,2 4,7 |
5,8-9,8 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0050,007 |
0,050,09 |
0,080,16 |
9,5 12,3 |
1,9 4,2 |
3,6-18,6 |
Продолжение табл.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
2 lai О LO |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,006 0,009 |
0,2-0,7 |
0,1 0,8 |
7,9 12,5 |
2,9 5,7 |
12,5 32,1 |
|
Листья |
0,007 0,009 |
0,1-0,7 |
0,1 0,7 |
8,2 9,2 |
2,4 3,7 |
9,3-12,6 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0040,007 |
0,5-1,2 |
0,2 1,14 |
9,6 11,2 |
1,8 4,2 |
14,8 28,7 |
|
|
Листья |
0,005 0,008 |
0,6-1,3 |
0,2 0,9 |
8,7 9,6 |
2,2 3,7 |
8,6-12,5 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0030,006 |
0,5-1,5 |
0,3 1,45 |
9,2 12,5 |
1,8 4,1 |
9,2-24,3 |
|
|
Листья |
0,0050,006 |
1,3 1,56 |
0,20,9 |
7,2 8,7 |
1,6 4,5 |
5,4-12,4 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0040,009 |
0,9 1,85 |
0,3 1,57 |
9,5 12,3 |
1,9 5,2 |
5,9-25,3 |
|
|
4 CU C 05 CO lai О LO |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,006 0,009 |
0,050,09 |
0,0230,95 |
5,2 7,6 |
0,8 3,2 |
23,0 36,8 |
|
Листья |
0,0080,012 |
0,030,1 |
0,050,3 |
3,5 5,8 |
0,5 3,2 |
12,5 18,6 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,007 0,016 |
0,030,08 |
0,451,5 |
5,3 7,2 |
0,4 1,6 |
15,3 32,6 |
|
|
Листья |
0,0080,018 |
0,020,1 |
0,23 1,2 |
3,1 4,5 |
0,6 1,8 |
9,9-23,5 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0070,009 |
0,030,06 |
0,080,85 |
5,2 6,7 |
0,9 2,3 |
15,6 25,8 |
|
|
Листья |
0,120,16 |
0,020,09 |
0,050,23 |
1,9 2,8 |
0,6 2,4 |
11,0 19,3 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0090,15 |
0,080,2 |
0,1 0,35 |
2,6 5,8 |
0,9 3,2 |
12,936,0 |
|
|
Q. 05 05 lai LO |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,0080,01 |
0,040,06 |
0,090,2 |
3,2 4,1 |
0,8 2,5 |
1,3-5,2 |
|
Листья |
0,003 0,006 |
0,03 0,06 |
0,040,06 |
1,3 2,2 |
0,7 1,4 |
0,9-2,6 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0030,004 |
0,020,03 |
0,070,1 |
2,5 3,9 |
0,6 2,2 |
2,0-3,5 |
|
|
Листья |
0,003 0,006 |
0,020,05 |
0,008 0,045 |
0,9 2,1 |
0,9 2,6 |
0,9-1,6 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0010,003 |
0,010,05 |
0,020,07 |
1,6 2,2 |
0,5 2,8 |
0,8-1,8 |
|
|
Листья |
0,0030,006 |
0,0080,02 |
0,010,07 |
1,1 1,8 |
0,3 1,2 |
0,6-1,1 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0020,007 |
0,020,08 |
0,090,15 |
2,5 3,6 |
0,8 2,8 |
0,9-3,8 |
Окончание табл.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
о 1— о m LO т— |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,0010,003 |
0,0090,02 |
<0,005 |
6,5 9,8 |
2,8 5,3 |
1,0-2,9 |
|
Листья |
0,0010,005 |
0,010,03 |
0,0060,008 |
4,2 5,3 |
0,6 1,1 |
1,1-2,1 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,003 0,005 |
0,0070,02 |
0,005 0,008 |
5,9 9,8 |
3,24 5,2 |
1,6-2,9 |
|
|
Листья |
0,0020,005 |
0,0080,01 |
0,0070,009 |
3,6 5,5 |
1,5 1,9 |
0,6-1,5 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0010,002 |
0,01 |
0,0050,007 |
5,6 12,2 |
2,6 4,8 |
0,8-2,6 |
|
|
Листья |
0,0010,002 |
0,0070,009 |
0,0050,009 |
4,3 8,2 |
0,50,9 |
0,4-1,7 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,001 |
0,0040,008 |
0,0070,016 |
5,6 8,5 |
1,8 3,6 |
0,6-1,5 |
|
|
2 Ю т— |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,005 0,007 |
0,010,07 |
0,010,03 |
4,6 8,9 |
3,1 6,5 |
0,5-1,5 |
|
Листья |
0,0050,009 |
0,060,1 |
0,0070,01 |
3,8 6,8 |
2,1 2,9 |
0,3-1,2 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0070,01 |
0,080,09 |
0,40,6 |
6,52 8,2 |
2,2 5,9 |
0,8-2,5 |
|
|
Листья |
0,0050,008 |
0,090,2 |
0,080,1 |
4,7 5,6 |
0,6 1,4 |
0,3-2,1 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0060,009 |
0,050,09 |
0,30,8 |
7,6 8,5 |
2,7 6,1 |
0,8-1,9 |
|
|
Листья |
0,003 0,008 |
0,020,09 |
0,060,09 |
3,5 4,9 |
1,1 1,6 |
0,3-0,9 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0050,009 |
0,030,1 |
0,20,8 |
5,4 7,6 |
2,3 5,7 |
0,5-1,3 |
|
|
СЕ си Ю |
Ольховник кустарниковый – Duschekia fruticosa (Rupr) |
Побеги |
0,002 0,003 |
0,005 0,007 |
0,0060,01 |
0,8 1,5 |
0,9 1,1 |
1,5-2,3 |
|
Листья |
0,0010,006 |
0,0030,007 |
0,0030,008 |
0,60,9 |
0,20,6 |
1,1-1,8 |
||
|
Ива сизая – Salix glauca L. |
Побеги |
0,0010,008 |
0,0020,006 |
0,080,2 |
0,50,9 |
0,6 1,5 |
2,3-3,5 |
|
|
Листья |
0,002 0,004 |
0,003 0,006 |
0,030,08 |
0,4 0,6 |
0,3 0,8 |
1,4-1,8 |
||
|
Ива арктическая – Salix arctica Pall |
Побеги |
0,0010,003 |
0,0020,003 |
0,10,3 |
0,9 1,1 |
0,7 1,6 |
1,9-2,6 |
|
|
Листья |
0,0010,005 |
0,0020,004 |
0,0060,07 |
0,60,8 |
0,10,8 |
0,9-1,7 |
||
|
Осока – Carex (вид не определен) |
Стебель |
0,0010,002 |
0,0030,008 |
0,230,68 |
0,8 1,3 |
0,7 1,9 |
0,6-2,5 |
Рис. 2 . Потребление Cd (мг/кг сухого в-ва ) за одну кормежку зайцем на различных, удаленных от НПР, направлениях: а) южное; б) северное; в) западное; г) восточное
□лето
Dосен ь
Hзима
□весна
Мы провели сравнительный анализ общего содержания ТМ в мышцах и внутренних органах (почки, печень, сердце, семенники) зайцев-беляков, добытых в различных биотопах и на различном удалении от Норильского промышленного района. Наибольшее содержание Cd (0,04–0,37 мг/кг) и Fe (26,5–86,4 мг/кг) в мышцах зайцев отмечено в восточном направлении в полосе от 45 до 70 км. В почках содержание Cd и Ni значительно превосходит показатели для других органов (0,9–2,8 и 0,03–0,13 мг/кг).
Выводы
-
1. Содержание ТМ в различных частях растений (основных кормовых объектах зайца-беляка) неоднородно, имеет зависимость от места произрастания и сезона года.
-
2. Накопление в организме зайцев-беляков ТМ происходит в основном в первый год жизни и приурочено к зимнему периоду.
-
3. Основными «депо» накопления ТМ в организме зайца-беляка являются почки и печень.
-
4. Заяц-беляк может быть использован как вид индикатора загрязнения среды обитания в условиях Крайнего Севера.
