Возможный путь восстановления популяции европейского хариуса {Thymallus thymallus (Linnaeus, 1758)) в малых реках на примере р. Косьвы

Автор: Костицына Н.В., Коротаева С.Э.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Статья в выпуске: 2, 2018 года.

Бесплатный доступ

Исследованы морфологические признаки и дана оценка содержания 24 микроэлементов в органах и тканях европейского хариуса и в грунте р. Косьвы (бассейн Средней Камы). Установлено, что через 10-15 лет после закрытия шахт и прекращения сброса шахтных вод в р. Косьву максимальное содержание в органах и тканях хариуса отмечено для марганца, цинка, стронция и бария. Концентрации никеля, кобальта, хрома, меди, свинца, серебра и других элементов значительно ниже, что характерно для хариусов. Исключение составляет группа мелких особей р. Косьвы, для которых выявлено высокое содержание ряда элементов в мышечной ткани. Морфологические характеристики хариуса в представленной выборке соответствуют параметрам рыб промежуточного между речным и ручьевым экотипа. Вероятно, эти результаты указывают на наличие у европейского хариуса из нижнего участка р. Косьвы миграций из мест с более высоким уровнем загрязнения (собственно р. Косьва) в места с низким уровнем загрязнения грунта (чистые притоки: р. Вильва, Пожва и др.) и обратно. У рыб старших возрастных групп такие миграции, вероятно, более масштабны, чем у рыб младших возрастных групп.

Еще

Пластические и меристические признаки, микроэлементный состав, европейский хариус, р. косьва, средняя кама

Короткий адрес: https://sciup.org/147227015

IDR: 147227015

Текст научной статьи Возможный путь восстановления популяции европейского хариуса {Thymallus thymallus (Linnaeus, 1758)) в малых реках на примере р. Косьвы

ключевых современных задач экологии. Закрытие

Введение ряда угледобывающих предприятий в Пермском крае в 90-е гг. ХХ в. позволило изучить особенности Изучение процессов самовосстановления ан- восстановления водных экосистем в зоне бывшего тропогенно разрушенных экосистем – одна из воздействия шахтных вод, выход которых делает реку

частично или даже полностью непригодной для обитания рыб. Шахтные воды имеют чрезвычайно кислую реакцию, несут большое количество взвешенных веществ и содержат высокие концентрации различных микроэлементов. Прекращение сброса шахтных вод обусловливает постепенное восстановление ихтиофауны.

В данной работе исследованы морфологические признаки, а также дана первичная оценка микроэле-ментного состава тканей европейского хариуса (обычно обитателя чистых вод) на этапе восстановления его популяции в нижнем течении р. Косьвы (бассейн Средней Камы) после 10–15 лет прекращения сброса шахтных вод в эту реку.

Материал и методы исследования

Материал собран в р. Косьве 21 августа 2012 г. на расстоянии 2 км выше устья ее левого притока – р. Вильвы. Морфологическая характеристика приводится для полученной выборки в целом (13 особей). Обработку материала проводили по общепринятой методике [Правдин, 1966; Зиновьев, Мандрица, 2003]. Измерения осуществляли на свежевыловленном материале.

При анализе микроэлементного состава рыбы были разделены на 3 размерно-возрастные группы: двухлетки – 3 особи, 2 из которых неполовозрелые, 1 – самка со второй степенью зрелости половых продуктов, средняя длина тела по Смитту составляет 119.4 мм, масса – 13.7 г; трехлетки – 2 самца и 2 самки, степень зрелости половых продуктов вторая, средняя длина тела по Смитту – 161.9 мм, масса – 40.5 г; в третью группу вошли пять четырехлеток и одна особь в возрасте 2+, пять из которых – самки, со средней длиной тела по Смитту 191.4 мм, массой – 70.5 г. Степень зрелости половых продуктов самок варьировала от второй у трехлетней особи до третьей – четвертой у четырехлетней самки длиной тела по

Смитту 196 мм, у самца – вторая–третья степень зрелости гонад.

У свежевыловленных рыб выделены мышцы, жабры, позвоночник, чешуя. Для каждой размерновозрастной группы получены и проанализированы обобщенные пробы данных органов и тканей. Гонады самок, печень и почки объединены в обобщенные пробы от всех исследованных особей. В зоне вылова рыбы взяты три пробы грунта на глубине 0.5 м, в 3 – 5 м от берега.

Пробоподготовку проводили в лаборатории Экологии леса ЕНИ при ПГНИУ, определение микроэлементов в пробах – методом атомной абсорбции в Аналитическом испытательном центре ОАО «Уральская центральная лаборатория», г. Екатеринбург. Пересчет произведен на сухую массу органов рыб и проб грунта.

Поскольку предельно допустимые концентрации (ПДК) для валового содержания элемента определены в Российской Федерации для почвы, то именно эти значения использованы нами для сравнения.

В грунте водоема, в органах и тканях рыб анализировали содержание 24 элементов: Ni, Co, Cr, Mn, V, Ti, Sc, Cu, Zn, Pb, Ag, As, Bi, Mo, Ba, Sr, Sn, Be, Zr, Ga, Y, Yb, Li, Nb.

Результаты и их обсуждение

Темп линейного и весового роста особей в представленной выборке очень невысокий, однако он соответствует таковому для рыб из уловов в р. Косьве 1983 и 1999 гг. Этот показатель значительно уступает показателю роста хариусов речного экотипа из большинства водотоков Пермского Прикамья [Зиновьев,

Результаты исследования морфологических признаков хариуса полученной выборки представлены в табл. 1.

Таблица 1

Пластические и меристические признаки европейского хариуса р. Косьвы

Признак	Колебания значений	М	m	cV
Длина по Смитту, мм	114.5 – 200	165.7	8.39	18.2
Чешуй в ll	80 – 88	84.92	0.65	2.8
Лучей D разветвленных	12 – 15	13.77	0.26	6.7
Лучей А разветвленных	9 – 10	9.54	0.14	5.4
В % длины головы
Длина рыла	26.9 – 39.3	31.38	0.9	10.3
Диаметр глаза	22.7 – 27.3	24.90	0.41	5.9
Заглазничный отдел головы	40.9 – 54.7	47.18	1.08	8.3
Высота головы у затылка	56.2 – 74.7	64.41	1.65	9.2
Ширина лба	15.6 – 30.0	23.23	1.15	17.8
Длина верхней челюсти	31.5 – 38.1	34.53	0.46	4.8
Длина нижней челюсти	46.8 – 56.9	51.68	0.78	5.5
В % длины тела
Длина рыла	6.1 – 8.8	7.25	0.19	9.6
Диаметр глаза	5.2 – 6.2	5.75	0.071	4.5

Окончание табл. 1

Признак	Колебания значений	М	m	cV
Заглазничный отдел головы	9.3 – 13.2	10.89	0.29	9.6
Высота головы у затылка	13.1 – 17.0	14.81	0.31	7.6
Ширина лба	3.0 – 6.6	5.36	0.25	16.9
Длина верхней челюсти	7.2 – 8.6	7.98	0.11	5.2
Длина нижней челюсти	10.9 – 12.9	11.91	0.16	4.9
Длина головы	21.8 – 25.4	23.08	0.29	4.5
Наибольшая высота тела	15.7– 23.5	18.99	0.57	10.9
Наименьшая высота тела	5.8 – 6.8	6.32	0.09	5.1
Антедорсальное расстояние	35.9 – 42.3	37.96	0.56	5.4
Антевентральное расстояние	46.0 – 50.0	47.88	0.4	3
Постдорсальное расстояние	38.5 – 43.3	40.31	0.44	3.9
Антеанальное расстояние	68.0 – 73.0	70.47	0.38	1.9
Расстояние PV	24.3 – 29.5	26.92	0.43	5.8
Расстояние VA	22.6 – 25.5	24.33	0.32	4.7
Длина хвостового стебля	14.0 – 17.3	15.65	0.26	6
Длина основания D	17.3 – 21.8	19.83	0.34	6.2
Наибольшая высота D	12.1 – 15.6	14.10	0.29	7.5
Длина основания А	7.4 – 9.6	8.93	0.17	6.8
Наибольшая высота А	10.2 – 13.2	11.49	0.25	7.7
Длина Р	14.0 – 16.5	15.22	0.25	6
Длина V	12.2 – 15.9	14.37	0.3	7.5
Длина верхней лопасти С	16.0 – 20.9	19.34	0.41	7.7
Длина нижней лопасти С	17.0 – 21.5	19.15	0.33	6.2
Длина средних лучей С	4.7 – 8.3	6.31	0.25	14.5

Число чешуй в боковой линии рыб из исследованной выборки соответствует значению признака для типичных представителей речного экотипа, тогда как число лучей (разветвленных) в D и A ближе к данным признакам у эталонных представителей ручьевого экотипа [Зиновьев, 2012]. В целом значения индексов пластических признаков укладываются в ранее полученную картину для хариусов из р. Косьвы. Часть признаков позволяет сближать рыб из р. Кось-вы с хариусами ручьевого экотипа – это такие параметры головы, как длина рыла и диаметр глаза. Последний признак у изучаемых рыб даже ближе к данному признаку у хариусов суперкарликовых популяций из рек в границах г. Перми, которые подвергают- ся действию неблагоприятных факторов [Зиновьев, Бакланов, Боталова, 2011]. Сравнение параметров полученных экземпляров с характеристиками хариусов из притока р. Косьвы – р. Вильвы показывает, что большинство признаков рыб из исследуемой выборки выше ранее полученных значений у хариуса р. Виль-вы.

Результаты исследования содержания микроэлементов в рыбе и грунте р. Косьвы представлены в табл. 2. Концентрации практически всех исследованных элементов в грунте р. Косьвы не превосходят пределов ПДК, установленных для почвы [Предельно …, 2006].

Таблица 2

Содержание микроэлементов в органах и тканях европейского хариуса и грунтах р. Косьвы (мг/кг)

Проба		Микроэлемент
Проба		Ni	Co	Cr	Mn	V	Ti	Sc	Cu
Мышцы	1	1.4	2.3	0	14.1	0	0	0.14	1.9
	2	0.65	0.65	0.16	4.9	0	0	0	0.65
	3	0.19	0.62	0.62	6.2	0	0	0	0.62
Жабры	1	1.16	4.5	0.65	97.1	0	4.5	0	12.9
	2	0.99	4.3	0	213.2	0	0	0.43	5.7
	3	1.3	7	0	210.5	0	0	0	5.6
Кости	1	6.3	6.3	0	610	0	0	0.95	9.5
	2	3.1	1.9	0	319.7	0	0	0	6.2
	3	2.3	4.8	0	484.1	0	0	0	6.5

Окончание табл. 2

Проба		Микроэлемент
Проба		Ni	Co	Cr	Mn	V	Ti	Sc	Cu
Чешуя	1	9.6	8	5.3	799.2	0	0	0	0
	2	20.6	3.1	0	516.2	0	0	0	5.2
	3	3.2	3.2	0	413.6	0	0	0	4.6
Печень		0.51	1.3	0	5.1	0	0	0	4.3
Почки		2.8	7	0.7	126.2	0	0	0	6.3
Гонады		0.8	2.4	0.8	240.3	0	0	0	7.2
ДУ				0.5					10
Грунт	1	38.9	17.5	175.2	681.5	68.1	2920.5	8.8	58.4
	2	39.3	17.7	39.3	885.2	59	1967.2	6.9	59
	3	39.3	17.7	88.5	688.1	59	2949	8.8	59
ПДК		-	-	-	1500	150	-	-	-
Проба		Микроэлементы
Проба		Zn	Pb	Ag	As	Bi	Mo	Ba	Sr
Мышцы	1	18.8	0	0.047	0	0	0	4.7	0
	2	9.8	0.33	0.033	0	0	0	1.6	2.4
	3	8.2	0.21	0.03	0	0	0	3.7	4.1
Жабры	1	25.9	0.19	0.026	3.9	0.065	0	12.9	32.4
	2	56.8	0.57	0.057	4.3	0	0	21.3	85.3
	3	42.1	0.7	0.056	4.2	0	0	14	84.2
Кости	1	63.1	0.63	0.063	0	0	0	47.3	157.8
	2	92.9	2.8	0.062	0	0.31	0	46.5	154.9
	3	64.5	0.97	0.065	0	0	0	48.4	193.6
Чешуя	1	47.9	1.6	-	0	0	0	95.9	266.4
	2	31	1.5	0.052	0	0	0	92.9	309.7
	3	46	1.4	0.18	0	0	0	68.9	275.8
Печень		7.3	0.29	0.029	0	0	0.073	10.9	0
Почки		126.2	0.7	0.042	2.1	0.07	0.07	12.6	14
Гонады		24	0.32	0.032	4	0	0	12	12
ДУ		40	1		1
Грунт	1	87.6	4.9	0.15	0	0	0	146	146
	2	68.9	4.9	0.18	0	0	0	196.7	177
	3	68.8	4.9	0.2	0	0	0	147.5	176.9
ПДК		-	32	-	2.0	-	-	-	-
Проба		Микроэлементы
Проба		Sn	Be	Zr	Ga	Y	Yb	Li	Nb
Мышцы	1	0.094	0	0	0.094	0.47	0.047	0	0.23
	2	0.33	0.016	0	0.033	0.16	0.016	0	0.082
	3	0.082	0	0	0.041	0.21	0.021	0	0
Жабры	1	0.32	0.065	0	0.13	0.65	0.065	0	0
	2	0.57	0	0	0.28	1.4	0.14	0	0.71
	3	0.56	0	0	0.28	1.4	0.14	0	0
Кости	1	1.9	0	0	0.63	3.2	0.32	0	0
	2	1.2	0	3.1	0.62	3.1	0.31	0	0
	3	0.65	0	0	0.65	3.2	0.32	0	0
Чешуя	1	2.7	0.53	0	1.1	5.3	0.53	0	0
	2	1	0	0	1	5.2	0.52	0	0
	3	1.8	0	0	0.92	4.6	0.46	0	0
Печень		0.15	0.073	0	0.15	0.73	0.073	0	0.36
Почки		0.49	0.07	0	0.14	0.7	0.07	0	0.35
Гонады		0.32	0.08	0	0.16	0.8	0.08	0	0
Грунт	1	1.9	1.5	175.2	8.8	19.5	1.9	9.7	9.7
	2	3	1.5	147.5	6.9	19.7	2	9.8	9.8
	3	2	1.5	196.6	6.9	19.7	1.8	9.8	9.8

В пределах возможностей данного метода в грунте не обнаружены мышьяк, висмут и молибден.

В органах и тканях европейского хариуса обна- ружены все элементы, ранее отмеченные для хариусов, кроме ванадия и лития [Антонов, Зиновьев, 1983; Зиновьев, Бакланов, Костицына, 2006; Костицына, Зиновьев, Костицын, 2007; Зиновьев,

2012 и др.]. Двенадцать элементов найдены во всех пробах – Ni, Co, Mn, Cu, Zn, Pb, Ag, Ba, Sn, Ga, Y, Yb. Титан обнаружен в жабрах в одной из проб, скандий – в трех пробах (мышцы, жабры, кости), мышьяк – во всех пробах жабр, в почках и гонадах, висмут – в трех пробах (жабры, кости, почки), молибден – в печени и почках, бериллий – в 6 пробах (мышцы, жабры, чешуя, печень, почки, гонады), хром – также в 6 пробах (2 пробы мышц, жабры, чешуя, почки и гонады), цирконий – в костях в одной пробе, ниобий – в 5 пробах (2 пробы мышц, жабры, печень и почки).

В почках в наибольшем количестве проб концентрации исследованных элементов находились в пределах возможностей анализа – отмечены 20 из 24 элементов. Максимальные концентрации марганца отмечены в чешуе – 799.2 мг/кг. Поскольку на сегодняшний день не определены пределы нормального содержания вышеупомянутых элементов в разных тканях рыб, для сравнения мы приводим допустимые уровни содержания веществ в пищевых продуктах в соответствии с СанПиН 2.3.2.56096 [Гигиенические …, 1996] и СанПиН 2.3.2.107801 [Гигиенические …, 2002] (табл. 2).

Элементы, обнаруженные в большинстве проанализированных проб тканей рыб, можно подразделить на группы. Концентрации марганца, цинка, бария и стронция закономерно увеличиваются с ростом уровня минерализации органа, достигая значительных величин в чешуе. Так, концентрации марганца в мышцах варьировала от 4.9 до 14.1 мг/кг сухой массы, в жабрах – от 97.1 до 213.2 мг/кг, в костях – от 319.7 до 610.0 мг/кг, в чешуе – от 413.6 до 799.2 мг/кг. Высоко содержание марганца в почках и гонадах – 126.2 и 240.3 мг/кг соответственно. Минимальная концентрация цинка обнаружена в печени – 7.3 мг/кг, в костях у особей второй возрастной группы его содержание составило 92.9 мг/кг, максимальное содержание – в почках (126.2 мг/кг). Минимум бария зафиксирован в мышцах – 1.6 мг/кг, стронций в одной из проб мускулатуры и в печени не обнаружен, максимальное содержание бария и стронция отмечено в чешуе – 95.9 и 309.7 мг/кг.

Концентрации никеля, кобальта, олова, галлия, иттрия, иттербия в исследуемых органах и тканях в целом невелика и не превышает 9.6 мг/кг (соответствует содержанию никеля в чешуе) за исключением концентрации никеля в одной из проб чешуи – 20.6 мг/кг. Содержание вышеуказанных элементов в костях в несколько раз выше, чем в мягких тканях.

Медь, свинец и серебро характеризуются невысокими концентрациями в органах рыб в целом, не зависящими от уровня минерализации органа, тем не менее в отдельных пробах отмечены очень высокие концентрации данных элементов: содержа- ние меди в одной из проб жабр составляет 12.9 мг/кг, в то время как в печени ее содержание составило 4.3 мг/кг, что совершенно не типично для этого органа, так как многие авторы [Перевозни-ков, Лащевская, 2000; Мазур, Гармаева, Пронин, 2007] отмечали накопление меди в печени рыб, что было также обнаружено нами ранее [Костицына, Бакланов, 2003].

В литературе есть сведения о накоплении большинства элементов в теле рыб с увеличением их возраста [Назаренко, 1970]. Наши исследования показали, что рыбы первой размерно-возрастной группы в возрасте 1+ характеризуются наиболее высокими уровнями накопления многих элементов: у них в большинстве органов наблюдаются самые высокие концентрации никеля, кобальта, меди, у рыб в возрасте 2+ отмечено самое высокое содержание никеля.

Для рыб рек Западной Якутии показана высокая корреляция содержания элемента в среде обитания и тканях рыб [Ходулов, 2006]. В нашем исследовании элементы, содержание которых относительно высоко в грунте изучаемой реки, могут быть не обнаружены в большинстве проб тканей рыб (хром), в то время как содержание марганца и свинца, концентрация которых в грунте составляет менее половины ПДК для почвы, в органах рыб довольно велико, а концентрация свинца значительно превышает ДУ.

Заключение

Таким образом, данные по линейному и весовому росту, часть морфологических показателей позволяют сблизить хариусов из исследованной выборки с рыбами переходного от речного к ручьевому экотипу. Имеющиеся данные по высокому темпу линейного роста рыб в р. Косьве в 1949 г. и низкие в более поздние годы [Зиновьев, 2012] дают возможность предположить, что в последнее время регулярное поступление шахтных вод в исследуемый водоем приводит к ситуации, когда хариус погибает или покидает водоток и вновь заходит в него из верхней части или, скорее, из притоков. Популяция является нестабильной и соответствует переходному типу между речным и ручьевым экотипом.

Максимальное содержание в органах и тканях европейского хариуса из р. Косьвы характерно для марганца, цинка, стронция и бария, концентрации никеля, кобальта, хрома, меди, свинца, серебра и других элементов значительно ниже. Подобная закономерность была отмечена ранее у европейского [Костицына и др., 2007] и сибирского хариуса [Попов, 2003]. Исключение составляет группа мелких особей р. Косьвы, у которых выявлено высокое содержание ряда элементов в мышечной ткани. Возможно, эти результаты указывают на наличие у европейского хариуса из нижнего участка р. Косьвы миграций из мест с более высоким уровнем загрязнения (собственно р. Косьва) в места с низким уровнем загрязнения грунта (чистые притоки: р. Вильва, Пожва и др.) и обратно. У рыб старших возрастных групп такие миграции, вероятно, более масштабны по сравнению с особями младших возрастных групп, что нашло отражение и в соответствующих диапазонах изменчивости содержания микроэлементов.

Микроэлементный состав органов и тканей европейского хариуса из нижнего участка р. Косьвы необходимо оценить как близкий к соответствующим показателям рыб из водоемов, слабо подвергающихся антропогенным нагрузкам, что, возможно, свидетельствует о процессах восстановления функциональных характеристик европейского хариуса нижнего участка р. Косьвы в период исследования.

Список литературы Возможный путь восстановления популяции европейского хариуса {Thymallus thymallus (Linnaeus, 1758)) в малых реках на примере р. Косьвы

Антонов Н.П., Зиновьев Е.А. Спектрографический анализ чешуи хариусовых Евразии // Морфология, структура популяций и проблемы рационального использования лососевидных рыб: тез. докл. Л., 1983. С. 6-8
Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.560-96. 1996
Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01. 2002
Зиновьев Е.А. Экология хариусов Пермского Прикамья. Пермь, 2012. 445 с
Зиновьев Е.А., Бакланов М.А., Костицына Н.В. Ихтиологический кадастр и мониторинг водоемов Краснокамского района. Пермь, 2006. 148 с
Зиновьев Е.А., Бакланов М.А., Боталова И.Н. Суперкарликовая популяция хариуса реки Язовой // Вестник Удмуртского университета. Сер. Биология. Науки о земле. 2011. Вып. 4. С. 71-77
Зиновьев Е.А., Мандрица С.А. Методы исследования пресноводных рыб: учеб. пособие. Пермь, 2003. 113 с
Костицына Н.В., Бакланов М.А. Некоторые особенности содержания микроэлементов в органах и тканях рыб разных водоемов Пермской области // Современное состояние рыбоводства на Урале и перспективы его развития: материалы конф. Екатеринбург, 2003. С. 11-14
Костицына Н.В., Зиновьев Е.А., Костицын В.Г. Анализ содержания микроэлементов в органах и тканях европейского хариуса (Thymallus thymallus) // Современное состояние, проблемы охраны и рационального использования биоресурсов пресноводных водоемов. СПб., 2007. Т. 6. С. 101-105
Мазур О.Е., Гармаева С.Г., Пронин Н.М. Некоторые иммунобиологические показатели карповых рыб (Rutilus rutilus lacustris и Leuciscus leuciscus baicalensis) в различных районах оз. Байкал и р. Селенга // Исследования по ихтиологии и смежным дисциплинам на внутренних водоемах в начале XXI века. СПб.; М., 2007. Вып. 337. С. 453-462
Назаренко Л.Д. Возрастные особенности содержания Cu и Zn у леща Куйбышевского водохранилища // Вопросы ихтиологии. 1970. Т. 10, № 1. С. 178-180
Перевозников М.А., Лащевская Т.И. Рыбы - биоиндикаторы ионов тяжелых металлов // Эколо-го-ихтиотоксикологические аспекты мониторинга пресноводных объектов. СПб., 2000. Вып. 326. С. 41-45
Попов П.А. Оценка экологического состояния водоемов методами ихтиоиндикации: автореф. дис.... д-ра биол. наук. Томск, 2003. 36 с
Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищевая пром-сть, 1966. 374 с
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. ГН 2.1.7.2041-06. 2006
Ходулов В.В. Оценка влияния загрязнения рек Западной Якутии алмазодобывающей промышленностью и урбанизированными территориями на экологию рыб: автореф. дис... канд. биол. наук. Якутск, 2006. 20 с

Еще

Статья научная