Особенности накопления микроэлементов в организме мелких млекопитающих в условиях урбанизации

При сравнении ММ контроля и городских площадок по количеству элементов с максимальными дозами накопления было отмечено, что везде по данному показателю лидирует восточная слепушонка. Так, в контроле у этого вида отмечен максимальный уровень накопления 6 элементов (железо, кобальт, селен, барий, ртуть, уран). Наиболее высокие значения отмечены для урана, его доза в костях слепушонки в 3.6 раз выше, чем в костях домой мыши. В Дендропарке для слепушонки показаны максимальные значения по 13 из 24 микроэлементов, наиболее существенные содержания по сравнению с другими видами отмечены для бария (в 3,3 раза выше, чем у малой белозубки, в 2,4 раза выше, чем у домой мыши, в 2,2 раза выше, чем серой крысы) и таллия (в 5,5 раза выше, чем у домовой мыши, в 4,5 раза выше, чем у серой крысы). У слепу-шонок из НИИ Растениеводства отмечены максимальные значения по 10 элементам. После слепушонки по количеству элементов с максимальными дозами накопления следуют гребенщиковая песчанка (контроль – 6 элементов, НИИ Растениеводства – 9 элементов) и малая белозубка (контроль – 6 элементов, Дендропарк – 4 элемента, НИИ Растениеводства – 4 элемента). Наименьшие дозы токсичных элементов и тяжелых металлов накапливаются в костях эвси-нантропов – домовой мыши (контроль – 2 элемента, Дендропарк – 1 элемент, НИИ Растениеводства – 1 элемент) и серой крысы (контроль – 5 элементов, НИИ Растениеводства – не отмечено элементов с максимальными концентрациями). Слепушонка, преимущественно питающаяся подземными частями растений, аккумулирующими токсические вещества, демонстрирует наибольшие показатели содержания микроэлементов с максимальными дозами накопления в костях. Средние показатели накопления демонстрируют гребенщиковая песчанка, питающаяся преимущественно семенами растений, также накапливающими токсические вещества, и малая белозубка – хищник, питающийся насекомыми. Домовая мышь и особенно серая крыса, в рацион которых помимо естественной пищи входят столовые отбросы человека, показывают наименьшие уровни накопления микроэлементов.

Таким образом, нами было показано присутствие 24 элементов во всех обследованных образцах костной ткани, принадлежащих 5 видам мелких млекопитающих. Сделано предположение, что уровень накопления в организме токсичных элементов и тяжелых металлов, в первую очередь, связан с пищевой специализацией видов. Наибольшее количество микро- элементов с максимальным содержанием было отмечено в костной ткани зверьков, питающихся подземными частями растений, среднее количество микроэлементов с максимальным содержанием отмечено у семеноядных и насекомоядных видов, минимальное количество у синантропных грызунов с широким спектром питания. Анализ по среднему содержанию элементов в костной ткани различных видов мелких млекопитающих на урбанизированных и природных территориях показал видоспецифич-ность их накопления независимо от площадки (табл. 1). У восточной слепушонки имеется превышение по 12 элементам в контроле и по 12 элементам в опыте, при этом кадмий отсутствует в контроле. Среднее содержание меди у городской популяции слепушонки в 1,5 раза, стронция в 1,6 раз, цинка в 1,7 раз, свинца в 2,3 раза, а бария в 2.3 раза выше, чем у природной. Напротив, по среднему содержанию таллия и урана дикие зверьки опережают городских в 1,6 раз и 2 раза соответственно (табл. 1).

Таблица 1. Среднее содержание микроэлементов в костной ткани ММ на опыте (Ташкент) и в контроле (Сайхун)

Таким образом, при равном числе микроэлементов с максимальными дозами накопления у слепушонок, добытых в опыте и контроле, наиболее высокие концентрации показаны для городских зверьков. При изучении среднего содержания микроэлементов в черепах слепушо-ноки по сравнению с другими видами были отмечены наиболее высокие показатели накопления кобальта, селена, ртути и урана в контроле; цинка, стронция и бария в опыте (табл. 1).

Отметим, что рекордно высокие показатели среднего содержания свинца были обнаружены нами у домовой мыши (20000 мг/кг) и у малой белозубки (780 мг/кг) в контроле. Однако эти величины настолько выходят за общий ряд, что мы исключили их из анализа как случайные. Вслед за ними наиболее высокая концентрация свинца была отмечена в организме слепушонок из Ташкента. Вероятнее всего, высокие показатели бария, свинца и цинка в организме городских слепушонок связаны с наличием автодорог и производством металлургических, лакокрасочных и фарфоровых изделий в Ташкенте. Высокие концентрации стронция у городских зверьков говорят о высоком естественном фоне этого металла в Ташкенте. Высокие дозы урана у контрольных зверьков, вероятно, также связаны с естественным фоном этого элемента на Сайхуне. Источником накопления ртути, селена, кобальта у контрольных слепушонок является автомобильная дорога, проходящая вблизи природоохранного хозяйства. Эти элементы, как правило, входят в состав выхлопных газов.

Для малой белозубки показано превышение среднего содержания по 21 микроэлементу в контроле по сравнению с опытом. Наиболее существенное превышение показано по таким микроэлементам как мышьяк, висмут, вольфрам, сурьма и свинец (табл. 1). Таким образом, нами показано явное превышение концентрации тяжелых металлов в костной ткани малой белозубки на контрольной территории по сравнению с городскими. При сравнении среднего содержания микроэлементов в костной ткани черепов малой белозубки по сравнению с другими видами отмечены наиболее высокие показатели накопления таких микроэлементов как ванадий, кадмий, сурьма, висмут и мышьяк в контроле. Высокие концентрации последнего могут быть связаны как с автомобильными дорогами, так и с использованием фунгицидов, что вполне характерно для аграрной области, в границах которой расположено природоохранное хозяйство «Сай-хун». Не вполне понятен источник загрязнения контрольных зверьков сурьмой, висмутом и ванадием, источником которых может быть стекольное и лакокрасочное производство, а также ванадия, встречающегося в выбросах энергетических установок. Такими производствами изобилуют промышленные районы Ташкента (Ташкентский фарфоровый и лакокрасочный заводы, Ташкентская ТЭЦ), но они отсутствуют в окрестностях природоохранного хозяйства «Сайхун», расположенного в Сырдарьинской области, где основное производство сосредоточено вокруг переработки текстильной и плодовоовощной продукции, производства строительных материалов. Вероятно, высокие доли этих элементов связаны с особенностями их трансмиссии из промышленных центров Ташкентской области и последующего накопления в естественных средах.

Гребенщиковая песчанка обнаружена только на территории НИИ Растениеводства (опыт) и природного хозяйства Сайхун (контроль). В контроле показано превышение по 11 микроэлементам по сравнению с опытным участком в Ташкенте. Наиболее существенные различия найдены по стронцию и меди. На опытном участке обнаружено превышение концентраций по 10 элементам, наиболее существенные различия найдены по барию, висмуту, серебру (табл. 1). Таким образом, не было обнаружено существенной разницы по микроэлементам с максимальными дозами для дикой и городской популяций гребенщиковой песчанки. При изучении среднего содержания микроэлементов в черепах гребенщиковой песчанки по сравнению с другими видами микромаммалий отмечены наиболее высокие показатели накопления хрома, меди, брома и молибдена в контроле; железа и никеля в Ташкенте. Высокие содержания железа и никеля в костной ткани городских зверьков, скорее всего, обусловлены выбросами машиностроительных и энергетических производств, расположенных в городе и его окрестностях. Высокое содержание хрома у контрольных зверьков можно связать с текстильным производством, а брома, входящего в состав этилированного бензина - с накоплением из выхлопов автомобилей. Высокие концентрации меди могут быть связаны как с промышленным производствам, так и с использованием в сельском хозяйстве фунгицидов, в состав которых входят соединения меди в сочетании с соединениями мышьяка. Последнее более вероятно для Сайху-на, окруженного плотным кольцом сельхозугодий.

У серой крысы в контроле отмечено превышение по 12 элементам, в опыте по 10 элементам. Наиболее существенное превышение концентраций отмечено для меди, марганца, бария, висмута. В контроле по содержанию в тканях серебра природные зверьки превышают городских. Таким образом, не обнаружено существенной разницы по количеству элементов с максимальной концентрацией в организме городских и контрольных серых крыс. Обращает на себя внимание рекордно высокие среди всех исследуемых видов показатели содержания серебра и марганца у сайхунских крыс (табл. 1), что, вероятно, связано с естественными фонами этих микроэлементов на данной территории. Самый высокий показатель среднего содержания олова обнаружен у крыс из Ташкента. Его источником является транспорт.

Было отмечено, что у городских домовых мышей имеется превышение по 15, а у диких по 9 микроэлементам. При этом наиболее существенное превышение показано для сурьмы, серебра, таллия, свинца, бария и вольфрама (табл. 1). Таким образом, городская популяция домовых мышей содержит большее количество микроэлементов с максимальными концентрациями по сравнению с контрольными. Однако именно у диких домовых мышей в организме обнаружены чрезвычайно высокие концентрации таллия (1,1 мг/кг). Таллий используется в стекольной промышленности, но может также содержаться в приманках, применяемых для уничтожения грызунов. В организме ташкентских домовых мышей обнаружено самое высокое среднее содержание вольфрама (12,68 мг/кг), что связанно с особенностями металлогенности данного района (Быкова и др., 2002).

Таким образом, высокий уровень загрязнения характерен как для урбанизированных, так и для неурбанизированных территорий. При этом особенности накопления тяжелых металлов в организме мелких млекопитающих зависят от целого ряда факторов, связанных как с биологией самих зверьков, так и с закономерностями трансмиссии микроэлементов от источника загрязнения с последующим накоплением в различных субстратах, включая биологические. Уровень содержания тяжелых металлов в организме животных связан и с естественной метал-логенностью региона исследования, для которого характерны рудопроявления вольфрама и полиметаллических руд (Руденко, 2008). Уровень накопления микроэлементов в организме мелких млекопитающих связан с образом жизни и, в первую очередь, с питанием. Наиболее высокое содержание химических элементов отмечено у экзоантропов.

При сравнении обобщенных данных по содержанию микроэлементов в костной ткани мелких млекопитающих из городских и природных популяций были обнаружены достоверные отличия по содержанию никеля, бария, свинца (выше в синантропных популяциях), кобальта, кадмия, вольфрама (выше в природных популяциях). Показаны также значительные отличия по таким микроэлементам как медь, мышьяк, селен, серебро, сурьма, таллий и уран (выше в природных популяциях), цинк (выше в городских популяциях) (табл. 2). В целом можно отметить, что концентрации микроэлементов в организме грызунов и насекомоядных выше на территории Сайхуна по сравнению с городскими участками. Здесь показано превышение по содержанию 19 из 24 изученных химических элементов, в то время как у городских зверьков отмечено более высокое содержание 5 элементов (табл. 2). Это указывает на высокий уровень трансмиссии токсичных элементов и тяжелых металлов, как в городе, так и за его пределами.

Как видно из вышеизложенного, не удается показать увеличения концентрации токсичных элементов и тяжелых металлов в косной ткани мелких млекопитающих по градиенту урбанизации, поскольку высокие концентрации микроэлементов были показаны как для урбанизированной, так и для неурбанизированной территории, причем, зачастую последняя лидировала по количеству элементов с максимальным средним содержанием в костной ткани зверьков. Источники высоких концентраций микроэлементов на природной территории, где помимо автомобильной дороги, проходящей вблизи границ природоохранного хозяйства, не было отмечено иных промышленных объектов, требуют дополнительного изучения. Расположение Сай-хуна ниже по течению, вероятно, создает предпосылки для более высокого накопления ряда загрязняющих веществ. Токсичные элементы и тяжелые металлы, обнаруженные в костной ткани мелких млекопитающих, являются следствием загрязнения почв, воды, воздуха и растительности на исследуемых участках. Источниками загрязнения в Ташкенте помимо разветвленной транспортной сети являются различные промышленные предприятия. Также повышенное содержание ряда тяжелых металлов (вольфрам, серебро, стронций, уран) в организме животных связан с естественной металлогенностью региона исследования.

Выводы: уровень накопление токсичных элементов и тяжелых металлов в организме мелких млекопитающих связан с особенностями их биологии, в первую очередь, с пищевой специализацией видов. Накопление микроэлементов убывает в ряду: виды, питающиеся подземными частями растений - семенояды - насекомоядные - всеядные. В организме экзоантропных видов отмечены более высокие уровни содержания тяжелых металлов по сравнению с эвсинантропа-ми.

Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки РФ № 01201460003.

Таблица 2. Микроэлементный состав костей ММ на контрольной и опытных площадках

Примечание: * - (P<0,05); ** - (P<0,01), *** - (P<0,001) – достоверные различия между опытом и контролем