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
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.
