Аккумуляция и коррекция содержания экотоксикантов в биологических ресурсах аграрных предприятий промышленных регионов

Кривоногова, Анна Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Аккумуляция и коррекция содержания экотоксикантов в биологических ресурсах аграрных предприятий промышленных регионов
ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Аккумуляция и коррекция содержания экотоксикантов в биологических ресурсах аграрных предприятий промышленных регионов"

На правах рукописи

КРИВОНОГОВА АННА СЕРГЕЕВНА

АККУМУЛЯЦИЯ И КОРРЕКЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭКОТОКСИКАНТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСАХ АГРАРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕГИОНОВ

03.02.14 - биологические ресурсы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 9 *п? 2012

Екатеринбург - 2012

005019609

Диссертация выполнена в отделе экологии и иммунопатологии государственного научного учреждения Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук, старший

научный сотрудник Хасииа Элеонора Израилевна

Официальные оппоненты: Мымрип Владимир Сергеевич,

доктор биологических наук, профессор, Региональный информационно селекционный центр ОАО «Уралплемцентр», генеральный директор

Трапезникова Вера Николаевна,

кандидат биологических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии растений и животных Уральского отделения РАН, старший научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменская государственная сельскохозяйственная

академия», г. Тюмень

Защита состоится » _ 2012 г. в /'О часов на

заседании диссертационного со/ета Д 006.099.01 при Уральском научно-исследовательском ветеринарном институте РАСХН по адресу: 620913, Екатеринбург, ул. Главная, 21, корпус № 2.

Адрес: Государственное научное учреждение Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт Россельхозакадемии 620142 г. Екатеринбург, ул. Белинского 112 а, тел/факс (343) 257-64-82, 257-82-63.

Адрес сайта института: http:// www.urnivi.ru: E-mail: info@urnivi.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии

Автореферат разослан «$?» L¿/¿y? /7}2§\2 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат ветеринарных наук ^^— Печура Е.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в индустриальных центрах увеличивается антропогенное воздействие на организм человека и животных (Г.А. Романенко, 2003; С.А. Can, G.A.L. Meijer, 2007; В.А. Фисинин, 2008; A.M. Смирнов, 2010). Употребление человеком в этих случаях низкокачественных продуктов питания, например, содержащих высокие концентрации тяжелых металлов, или полученных от больных животных, может явиться дополнительным фактором, вызывающим развитие патологического процесса. И, наоборот, употребление качественных продуктов в определенной мере может способствовать нейтрализации негативного действия техногенных факторов (A. Wiseman et al.,2002; И.М. Донник, В.Н. Большаков, 2005).

Тем не менее, вокруг промышленных центров в основном и размещены сельскохозяйственные предприятия, производящие продукты животноводства и растениеводства. Находящиеся здесь животные так же, как и население, испытывают антропогенное воздействие со всеми вытекающими отсюда последствиями (И.А. Шкуратова, 2005, 2008, 2010).

Усиливается негативный эффект на жизненно важные системы организма животных (иммунную, эндокринную, кроветворную, метаболическую). Жизнеспособность организма при этом невозможна без нормального функционирования всех его систем, в том числе и иммунной (Р.В. Петров, P.M. Хаитов, 1995; Ю.Н. Федоров, 2003; А.Г Шахов, 2005; А.Д. Ноздрачев, 2007; Н.М. Колычев, 2007; H.A. Верещак, 2007; П.Н. Сисягин, 2010; О. Kaplan et al., 2010 ). Длительное воздействие факторов, угнетающих или стимулирующих иммунную систему, приводит к снижению естественной резистентности организма и развитию иммунодефицитных состояний (П.Н. Смирнов, 2000; И.М. Донник, 2001; Г.М. Топурия, Л.Ю. Топурия, 2008; S. Sakaguchi et al., 2011 и др.), что понижает использование биологического потенциала животных.

Поступление токсичных веществ в организм человека происходит по цепочке: "атмосфера-почва (вода) - растение - сельскохозяйственное животное - человек". В существующей литературе при изучении взаимосвязи экологии и заболеваемости людей, практически отсутствует звено "животное", анализ их особенностей, устойчивости к болезням, качество продукции (молока, мяса), получаемой от них (О.Р. Ильясов, 2009).

сожалению, практически отсутствуют данные о системных изменениях в организме сельскохозяйственных животных, об оценке их физиологического состояния и адаптационных возможностей, а также их направленной фармакологической корректировке в тех или иных экологических условиях. Сформулированные проблемы определили цели и задачи настоящей работы.

Цель исследований. Изучить уровни накопления экотоксикантов и разработать систему коррекции их содержания в объектах «трофической цепи» для повышения биологического потенциала животных в аграрных предприятиях промышленного региона.

Задачи исследований.

1. Провести мониторинг накопления тяжелых металлов (ТМ) в кормовых растениях и организме животных в сельскохозяйственных предприятиях промышленных регионов Урала;

2. Изучить клинико - физиологические и иммунологические показатели у продуктивных животных при накоплении повышенных концентраций ТМ в их органах и тканях;

3. Дать научное обоснование применения энтеросорбентов из морских гидробионтов при интоксикации свинцом;

4. Разработать систему профилактических мероприятий для коррекции содержания экотоксикантов в организме животных с использованием энтеросорбентов из морских гидробионтов.

Научная новизна. В условиях промышленного региона проведена оценка степени кумуляции тяжелых металлов в воде, кормовых растениях и организме животных. Выявлены особенности накопления экотоксикантов в органах и тканях животных в зависимости от интенсивности техногенной нагрузки территории.

Изучено влияние энтеросорбентов из морских гидробионтов на клинико-физиологические показатели лабораторных и продуктивных животных при интоксикации свинцом и разработана новая система коррекции содержания продуктов техногенных эмиссий в организме, позволяющая снизить их негативное действие и повысить биологический потенциал использования животных. Научная новизна подтверждена 3 патентами.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. По результатам исследований разработаны научно-методические рекомендации «Иммуноморфологические показатели животных в разных экологических зонах Уральского региона» (2008), «Методология экологического мониторинга аграрных предприятий в зоне Урала» (2012), утвержденные Научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства и продовольствия Свердловской области (20082012 гг.).

Результаты выполненных исследований позволили обосновать использование энтеросорбентов из морских гидробионтов полисахаридной природы для нормализации иммунологических процессов в организме животных. Результаты исследований внедрены в ветеринарную практику, а также используются при проведении учебных занятий со студентами и слушателями Факультета повышения квалификации биологических специальностей.

Результаты мониторинга могут быть использованы при организации ведения животноводства на территориях интенсивных техногенных эмиссий, особенно от предприятий металлургического комплекса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованиями объектов окружающей среды, органов и тканей животных в сельскохозяйственных предприятиях промышленных регионов установлено накопление тяжелых металлов в значительных количествах;

2. Повышенное содержание экотоксикантов в организме животных сопровождается изменением у них физиологических и иммунологических показателей;

3. Полисахариды из морских гидробионтов способствуют декорпорации свинца из тканей животных и нормализации гормонально-метаболического статуса, в том числе липидного гомеостаза;

4. Препараты из морских гидробионтов (альгинат, зостерин, хитозан) в условиях интоксикации ТМ обусловливают положительную динамику иммунологических, биохимических показателей животных;

5. Для коррекции содержания экотоксикантов в организме животных разработана эффективная система профилактических мероприятий с использованием полисахаридов из морских гидробионтов.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены: на международной научной конференции «Геофизические проблемы нераспространения» (Семипалатинск, 2003); Всероссийском ветеринарном конгрессе (Москва, 2004); Международном агропромышленном форуме и Всемирной выставке животноводства и птицеводства 8РАСЕ-2009 (Франция, 2009); на Международной конференции ведущих ученых России, СНГ и др. стран «Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц (Екатеринбург, 2010); заседаниях Ученого совета Уральского научно-исследовательского ветеринарного института (2007-2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (журналы «Сельскохозяйственная биология», «Аграрный вестник Урала», «Ветеринария Кубани»), 1 монография (в соавторстве), 2 научно-методических рекомендаций, 3 патентах Российской Федерации.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах печатного текста и включает разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты собственных исследований, обсуждение результатов исследований, выводы, практические рекомендации, список литературы. Список литературы включает 231 источников отечественных, в том числе 112 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 20 рисунками и 28 таблицами.

Благодарности. Выражаем благодарность коллективам отделов экологии н иммунопатологии и мониторинга инфекционных болезней животных Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии;

Искреннюю благодарность за неоценимую помощь в выполнении работы и её тщательный критический анализ доктору ветеринарных наук, профессору Ирине Алексеевне Шкуратовой, доктору ветеринарных наук Наталье Александровне Верещак. Отдельная благодарность кандидатам биологических наук Елисею Николаевичу Беспамятных, Радику Рафиковичу Хайбуллину, Альбине Геннадьевне Исаевой за помощь при выполнении экспериментальной части исследований.

Особая благодарность за всестороннюю методическую помощь заместителю директора Института биология моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН, заведующему лаборатории фармакологии, доктору биологических наук, профессору Юрию Степановичу Хотимченко.

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы и методы исследований

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Уральского НИВИ по теме «Разработать комплексную систему мероприятий, обеспечивающую повышение продуктивного долголетия крупного рогатого скота в экологических условиях Уральского региона», задания 08.04.04 Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2006-2010 гг. (№ государственной регистрации 01.2.006.13101).

Программа экспериментального исследования на животных утверждена Этическим комитетом Института биологии моря ДВО РАН и методической комиссией Уральского научно-исследовательского ветеринарного института РАСХН. Экспериментальные исследования проводили в сельскохозяйственных предприятиях, расположенных в зоне Урала. Подбор объектов мониторинга проводили с учетом дальности возможного воздействия промышленных выбросов от источников техногенных эмиссий (заводов металлургического профиля, ТЭЦ, автомагистралей). Были сформированы зоны: 1 (2-5 км от источника эмиссии), 2 (610 км), 3 (свыше 11 км). В зону 1 были включены 6 предприятий из Каменского, Первоуральского, Полевского районов и г. Краснотурьинска Свердловской области. В зону 2 вошли 7 предприятий Белоярского, Невьянского, Камышловского районов Свердловской, Долматовского, Шадринского районов Курганской, Тюбукского района Челябинской областей. В зону 3 (контрольную) условно включили 10 агропредприятий Красноуфимского, Сысертского районов Свердловской области.

На всех молочно-товарных фермах были отобраны пробы растительных кормов, составляющих суточный рацион взрослых животных. Отбор и упаковку проб проводили по стандартной методике, применяемой для анализа растительных кормов (Таланов Г. А., Хмелевский В.Н., 1991).

После убоя осуществляли отбор органов и тканей от коров 5-ти летнего возраста (кости скелета, мышцы, печень, почки). Пробы тканей для токсикологического исследования разлагали концентрированной азотной кислотой в

микроволновой системе пробоподготовки MARS-5 (USA), а затем определяли содержание Zn, Cu, Cd, Pb в этих пробах атомно-абсорбциоиным и атомно-эмиссионным методами спектрометрии на атомно-адсорбционном спектрофотометре AA6800F.

В предприятиях каждой зоны у 150 коров черно-пестрой породы 5-6 летнего возраста определяли физиологические показатели - температуру тела, частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, руминациго, показатели жвачного процесса. Биохимический состав крови определяли на автоматическом биохимическом анализаторе «ChemWellCombi» фирмы AwavenessTechnology, USA (открытая система) с использованием стандартных наборов реактивов фирмы «VitalDiagnosticsSpb». Гематологические и иммунологические исследования проводили у 20 коров одного возраста (5 лет). Крупный рогатый скот подбирали по принципу аналогов с учетом физиологического состояния, уровня продуктивности. Иммунологические исследования включали иммунологические показатели, предложенные для массовых обследований в экологически неблагополучных территориях (P.M. Хаитов с соавт., 1995): содержание Т-лимфоцитов (E-POJ1); В-лимфоцитов (М-РОЛ) (Д.К. Новиков, В.И. Новикова, 1996), соотношение Т/В клеток; фагоцитарную активность нейтрофилов; циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) по методу В.Г. Гашковой (1979) в модификации IO.A. Гринев ич (1981).

Модельный опыт по изучению эффективности полисахаридов, полученных из морских гидробионтов - зостерина (из морской травы Zostera marina), альгипата натрия (из бурой водоросли Laminaria japónica), хитозана (из панциря камчатского краба Paralithodes camtchatica) при свинцовой интоксикации проводили па половозрелых крысах линии Вистар (питомник «Пущино» ИОХ РАН) с исходной массой 180- 190 г. Препараты предоставлены ООО НПФ «Востокфарм».

Свинцовую интоксикацию вызывали однократным внутрижелудочным введением ацетата свинца в дозе 50 мг/кг в течение 14 суток. Указанные полисахариды крысы получали натощак, однократно, внутрижелудочно, в виде 2% раствора в дозе 100 мг/кг за час до введения ацетата свинца. Животным группы «контроль» внутрижелудочно вводили эквиобъемное количество физиологического раствора. В сыворотке крови крыс определяли содержание кортикостерона (КС) спектрофлюориметрическим методом (De Moor Р. et al., 1960), тиреоидных гормонов общего тетрайодтиронина (Т4) и общего тироксина (Т3) методом иммуноферментного анализа с помощью тест-систем «Т3-ИФА-БЕСТ-стрип» и «Т4-ИФА-БЕСТ- стрип» (ЗАО «Вектор-БЕСТ», Россия), в печени - количество гликогена (Seifter S. et al., 1950), аденозинтрифосфата (АТФ, Lamprecht W., 1970) и лактата (Hohorst Н., 1970).

В целях коррекции содержания экотоксикантов в организме животных комплексно применяли препараты - энтеросорбенты, которые вводили согласно наставлениям.

Всего исследовано 175 проб тканей и органов от 876 сельскохозяйственных животных, выполнено 7190 анализов. В эксперименте использовано 77 крыс линии Вистар, произведено 483 анализа.

Отбор, подготовка, проведение процедур, эвтаназия животных проводились в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных при использовании в экспериментальных и других целях (Страсбург, 1986).

Статистические данные обрабатывали с помощью программы (^айв^са, V. 6.0». Достоверность различий оценивали, используя ^критерий Стьюдента. Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.

2.2 Результаты исследований

2.2.1 Результаты мониторинга накопления тяжелых металлов в кормовых растениях и организме животных в сельскохозяйственных предприятиях промышленных регионов

Для оценки влияния ТМ определяли их суточное поступление с рационом в организм животных. Исследованиям подверглись корма, заготавливаемые непосредственно в хозяйствах и составляющие основу рациона животных.

Во всех промышленных районах (зоны 1,2) в кормовых растениях выявлены повышенные количества тяжелых металлов. Установлено, что суммарное суточное содержание цинка в кормах рациона коров из наиболее загрязненных промышленными выбросами районов, находящихся в 2-5 км от источника загрязнения, в 1,7-4 раза превышало значения из других зон. Наиболее высокая концентрация элемента отмечена в силосе (табл. 1). Уровень, регламентируемый МДУ "Максимально допустимыми уровнями содержания химических элементов" (1987) был превышен в 4 раза.

Суммарная концентрация Си в кормах суточного рациона во всех фермах была также высокой и превышала содержание в растительных кормах из зоны 2 и зоны 3 (контрольной) соответственно в 2,5 и 5,2 раза (табл. 1). Наибольшая концентрация Си также отмечена в силосе. Среднее содержание меди в сочных кормах (в частности силосе кукурузном) в Свердловской области составляет 1,63 мкг/г. В агропредприятиях зоны 1 концентрация Си в силосе превышала этот уровень в 6,3 раза, в зоне 2 - в 4 раза.

Данными, полученными при анализе содержания кадмия в кормах установлено, что в силосе обследуемых предприятий, расположенных в 2-5км от металлургических комбинатов (зона 1) концентрация кадмия составляла 0,41 мкг/г (при МДУ в кормах - 0,3 мкг/г). Наиболее высокие концентрации Сс1 выявили в сене и силосе. В ряде предприятий 1 зоны (2 - 5 км от источника загрязнения) установили двухкратное превышение допустимого уровня кадмия в сене. Средняя суммарная концентрация С<1 в кормах суточного рациона в агропредприятиях 1 зоны была выше контрольной в 2 раза.

Анализ суточного потребления свинца в кормах показал, что по сравнению со значениями контрольной зоны, в районах металлургических предприятий и крупных автомагистралей (зоны 1, 2) животные с рационом получали свинца в 1,7-2,3 раза больше. Аналогичные результаты получены и по другим тяжелым металлам.

Таким образом установлено, что суммарное потребление элементов Хп, Си, РЬ и Сс) животными с кормами суточного рациона было в несколько раз выше в предприятиях наиболее приближенных к источникам эмиссии промышленных выбросов (зоны 1, 2).

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в отдельных кормах агропредприятий разных зон (мг/кг)(х ±Бх)

Вид корма Си Ъп С(1 РЬ

Зона 1 Сено разнотравное Силос кукурузный сенаж концентраты 6,05±0,12 10,21±0,11 7,50±0,09 2,38±0,13 55,68±2,56 48,39±1,94 51,20±1,88 22,84±1,96 0,65 ±0,27 0,41+0,32 0,44±0,29 0,26±0,10 2,21 ±0,98 2,50± 0,62 2,59± 0,30 1,50± 0,08

Суточное потребление (мг) 554,45 ±1,45* 1823,50 ±5,65* 15,40 ±2,14 163,98 ±6,32*

Зона 2 сено силос сенаж концентраты 8,99±0,56 б,40±1,02 9,36±1,23 5,21±0,45 40,40±2,35 17,70± 1,90 39,40± 3,12 34,88± 2,48 0,44±0,01 0,33±0,01 0,28±0,15 0,26± 0,12 2,42±0,05 2,93± 0,08 3,21± 1,05 0,74± 0,04

Суточное потребление (мг) 347,56 ±6,86* 1261,10 ±12,30* 9,45 ±2,05 133,38 ±5,04*

Зона 3 сено силос сенаж концентраты 2,60±0,06 2,42±0,36 5,83±0,56 9,16±0,58 10,21 ±0,86 6,30±0,45 30,3±1,32 12,00±1,06 0,24±0,76 0,1±0,03 0,23±0,44 0,26±0,06 1,91±0,08 2,36±0,56 1,54±0,46 2,01±0,35

Суточное потребление (мг) 166,83 ±6,46* 646,20± 8,84* 7,32± 1,86 75,99 ±3,84*

Примечание: *- Р < 0,05 (разница между группами достоверна)

Ежедневное поступление тяжелых металлов в организм животных с кормами, водой и аэрогенно ведет к накоплению их в органах и тканях. Установлено, что в зоне 1 в костной ткани исследуемых животных концентрация Тп находилась в пределах, выходящих за уровни ПДК на 25- 30%. Более высокая аккумуляция гп была отмечена в печени крупного рогатого скота, где его содержание в 3-5 раз превышало ПДК (рис.1). Аналогичная картина выявлена для меди. У коров зон 1, 2 среднее значение элемента в печени составило 148,5 и 52,7 мкг/г соответственно, в то время как ПДК меди составляет - 20 мкг/г. Следовательно, средний уровень Си в печени животных промышленных зон превышал ПДК соответственно в 7 и 2 раза (рис.2).

Одним из наиболее токсичных элементов для живого организма является кадмий (И.М. Донник, 1997, И.А. Шкуратова, 1999). Его ПДК в печени, костях составляет 0,3 мкг/г, в мышцах — 0,05 мкг/г. Исследования показали, что содержание этого элемента в органах и тканях животных существенно превышало ПДК и достоверно отличалось у животных из территорий с разной удаленностью от источника его эмиссии. Концентрация Сс1 в костях скелета коров зон 1 и 2 составила 0,24 и 0,23 мкг/г, в печени - 3,37 и 3,42 мкг/г соответственно. То есть, уровень элемента в печени значительно (в 10 раз) превысил предельно допустимые значения (рис.3).

Рисунок 1. Содержание в организме коров

Содержание Си в органах и тканях животных из разных зон

Рисунок 2. Содержание Си в организме коров

Данными, полученными при анализе содержания кадмия в кормах установлено, что в силосе обследуемых предприятий, расположенных в 2-5км от

металлургических комбинатов (зона 1) концентрация кадмия составляла 0,41 мкг/г (при МДУ в кормах - 0,3 мкг/г). Наиболее высокие концентрации Сс1 выявили в сене и силосе. В ряде предприятий 1 зоны (2-5 км от источника загрязнения) установили двухкратное превышение допустимого уровня кадмия в сене. Средняя суммарная концентрация Сс1 в кормах суточного рациона в агропредприятиях 1 зоны была выше контрольной в 2 раза.

Накопление Сс1 в ночках и печени коров, вероятно, объясняется высоким содержанием данного элемента в кукурузном силосе, составляющим основу суточного рациона коров (табл. 1).

Анализ суточного потребления свинца в кормах показал, что по сравнению со значениями контрольной зоны, в районах металлургических предприятий и крупных автомагистралей (зоны 1, 2) животные с рационом получают свинца в 1,7-2,3 раза больше. Аналогичные результаты получены и по другим тяжелым металлам (рис.4).

Свинец также представляет токсическую опасность. Его концентрация допускается на уровне 0,6 мкг/г в печени и 0,5 мкг/г в мышечной ткани. Исследованиями выявлено количество РЬ в костной ткани коров зоны 1 в 10,3 выше норматива, в зоне 2 - в 3,3 раза выше ПДК (рис.4).

8.24

1 2 3 К

зоны

Рисунок 4. Содержание РЬ в организме коров

Таким образом, установлено, что у животных из предприятий, расположенных в 1 -й зоне (2-5 км), происходило накопление тяжелых металлов в паренхиматозных органах и костях скелета в значительных количествах, достоверно превышающих нормативные значения. Экотоксиканты избирательно депонировались в органах и тканях крупного рогатого скота: в костной ткани - РЬ, в мышцах - Zn, Pb, в печени -Zn и Си, в почках - Cd. Наибольшее поступление тяжелых металлов в организм крупного1 рогатого скота происходило с кормовыми растениями, используемыми для приготовления силоса, так как данный тип корма является основным элементом рациона животных.

2.2.2 Физиологические и иммунологические показатели животных при накоплении повышенных концентраций ТМ в их органах и тканях

В предприятиях каждой зоны были определены основные физиологические показатели у 150 коров 5-6 летнего возраста. У животных определяли температуру тела, частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, сокращений рубца, проводили иммуногематологический и биохимический анализ крови.

Таблица 2. Физиологические показатели коров в разных экологических территориях (п=150)_

показатель 1 зона 2 зона 3 зона (контроль)

Температура (С °) 38,88±1,55 38,79±1,83 38.82±1,62

Пульс (уд/мин) 92,26±9,34* 87,15±7,56* 74,82±6,22

Дыхание(мин) 28,56±3,12 26,80±3,28 24,55±3,47

Сокращения рубца за 2 мин 2,50±0,55* 3,60+0,60 4,20±0,34

Примечание: * - разница с контролем достоверна (Р < 0,05)

Установлено, у животных на фермах, расположенных в 1-й зоне (2-5 км от промышленных предприятий), достоверно были выше частота пульса, дыхания, и отмечается тенденция к снижению сократительной функции рубца (табл. 2).

Анализ результатов иммунологических исследований у животных из разных экологических условий выявил достоверные различия в показателях.

У коров с повышенным количеством в организме Си, Pb, Cd отмечено высокое содержание эозинофилов. Их значение было в 1,5 раза выше, чем у животных из предприятий зоны 3 (контрольной).

У животных из территорий зон 1, 2 было достоверно снижено содержание лимфоцитов, Т- лимфоцитов и особенно низкими были показатели фагоцитарной и адгезивной активности иейтрофилов на фоне высоких значений циркулирующих иммунных комплексов. Концентрация В-лимфоцитов была наоборот достоверно выше в периферической крови животных загрязненных районов, по сравнению с контролем, что свидетельствует об активизации гуморального звена иммунной системы в ответ на повышенные дозы ксенобиотиков. Данный факт согласуется с достоверным повышением уровня ЦИКов (в 1,3 - 1,9 раза) в сыворотке крови животных в этих же территориях.

Биохимические показатели крови животных из 1 и 2 зоны свидетельствовали о нарушении функций печени у животных в районах, контаминированных тяжелыми металлами. Нами выявлены биохимические сдвиги, характерные для гепатодепрессивного и цитолитического, холестатического синдромов поражения органа. Об этом свидетельствовали достоверное снижение содержания общего белка до 66,96±1,20 г/л и альбуминов до 28,81±2,20 %, что ниже нормативных значений на 29,3 и 26,5 % соответственно. Цитолиз проявлялся повышением уровня ферментов: аминотрансфераз (ACT у коров в 1-й зоне - 49,87±5,25, в контроле - 30,94±371 ед.), щелочной фосфатазы (192,35±19,5 и 104,16±23,20 ед. соответственно) и гамма-глобулиновой фракции белка. У животных в 1-й зоне наблюдалось достоверное повышение уровня холестерина до 11,68±2,44 ммоль/л и триглицеридов до 0,57±0,06 ммоль/л, что характерно для холестатического синдрома.

2.2.3 Эффективность полисахаридов из морских шдробионтов при свинцовой интоксикации

Модельный опыт был проведен на крысах линии Внстар. Для опыта были взяты 5 групп белых крыс по 7 голов в каждой. 1-я группа служила контролем и получала стандартный рацион. Животным 2-й группы в рацион вводили уксуснокислый свинец в дозе 50 мг/кг, животные 3-й группы получали свинец и хитозан, 4-й - свинец и альгинат, 5-й - свинец и зостерин.

В табл. 3 представлены данные о многократном превышении физиологического уровня свинца в крови, печени, бедренной кости в заданных условиях эксперимента - в 4.3, 26.5 и 59.5 раза соответственно.

Исследуемые полисахариды способствовали существенной декорпорацни свинца из тканей: уровень свинца в крови, печени и бедренной кости был достоверно ниже, чем в группе со свинцом. Исключение составляла группа « свинец + хитозан», в которой он был достоверно выше этого показателя у крыс, не получавших хитозан при развитии свинцовой интоксикации (на 18%).

Одновременно с этим в печени и кости на фоне хитозана отмечалось его снижение в 2,5 и 2,2 раза относительно группы «свинец», более интенсивное, чем в группах крыс, принимавших зостерин и альгинат натрия. Факт повышения уровня свинца в крови при мероприятиях детоксикации организма - транзиторное явление, вызванное повышенной элиминацией свинца из тканей энтеросорбентами.

Таблица 3. Содержание свинца в тканях контрольных и получавших полисахариды крыс____

Группа животных Содержание свинца, мкг/г сухой ткани

Кровь Печень Бедренная кость

Контроль 2,2 ±0,11 1,9 ±0,11 7,9 ± 0,60

Свинец 9,7 ± 0,54* 51,6 ±3,03* 469,9 ± 35,6*

Свинец + хитозан 11,4 ±0,48** 20,4 ±2,18** 215,3 ± 19,0**

Свинец + альгинат 6,3 ± 0,23** 31,8± 1,87** 311,2 ±19,0**

Свинец + зостерин 6,6 ±0,32** 31,4 ±2,90** 298,6 ±17,9**

Примечание: * - Р< 0.05 при сравнении групп «контроль» - «свинец»;

** - Р< 0.05 - групп «свинец» - «свинец + препарат».

В условиях свинцовой интоксикации установлено достоверное повышение уровня кортикостерона в сыворотке крови (на 32,6 %) относительно контрольного показания, что свидетельствует о выраженном стрессовом состоянии животных (табл. 4). Вместе с тем установлено блокирующее действие свинца на функцию щитовидной железы; содержание в сыворотке Т3 и Т4 было ниже контроля на 16 и 26% соответственно.

Препараты хитозана, альгината и зостерина в условиях свинцовой интоксикации проявили стресспротективное и антиструмогенное действие, о чём свидетельствуют снижение уровня кортикостерона и повышение содержания Т3 и Т4 в сыворотке крови крыс (разница с группой «свинец» статистически значима). Эти эффекты полисахаридов свидетельствовали о повышении ими функциональной активности надпочечников и щитовидной железы и, как следствие, резистентности организма крыс к токсическому действию свинца.

Таблица 4. Влияние полисахаридов из гидробионтов на гормональный статус крыс в условиях свинцовой интоксикации__

Группа животных Содержание гормонов в сыворотке крови

КС, мкмоль/л Т3, нмоль/л Т4, нмоль/л

Контроль 0,52 ± 0,02 1,71 ±0,05 70,1 ±2,97

Свинец 0,69 ±0,03* 1,43 ± 0,05* 52,2 ±2,48*

Свинец + хитозан 0,58 ±0,03** 1,61 ±0,03** 68,3 ±2,54**

Свинец + альгинат 0,62 ± 0,05 1,56 ±0,03** 65,1 ±2,49**

Свинец + зостерин 0,59 ±0,03** 1,63 ±0,05** 67,4 ±4,01**

Примечание: * - Р<0.05 при сравнении групп «контроль» - «свинец»;

** - Р< 0.05 - групп «свинец» - «свинец + препарат».

В табл. 5 представлены данные о влиянии свинца на энергообеспечение печени - ключевого звена в цепи метаболических процессов в организме животных и человека. В группе крыс, получавших свинец, содержание АТФ и гликогена в печени было достоверно ниже, чем у животных, не подвергавшихся воздействию свинца, на 28 и 35% соответственно. Одновременно с этим уровень лактата в печени превышал норму на 26%, что наблюдается при токсической дистрофии этого органа. Организм животных в условиях свинцовой интоксикации испытывал дефицит энергосубстратов (АТФ и гликогена), что вызывает нарушения метаболизма в тканях и нормального функционирования органов.

Таблица 5. Коррекция полисахаридами энергообеспечения печени крыс

при интоксикации свинцом

Группа животных Биохимические показатели печени, мкмоль/г

АТФ Гликоген Лактат

Контроль 2,59 ±0,13 233,8 ± 15,4 1,71 ±0,12

Свинец 1,86 ±0,14* 152,7 ± 11,9* 2,16 ± 0,13*

Свинец + хитозан 2,02 ±0,14 203,7 ± 9,9** 1,95 ±0,10

Свинец + альгинат 2,32 ±0,14** 187,6 ± 12,6 1,85 ±0,09

Свинец + зостерин 2,41 ±0,15** 204,0 ± 10,7** 1,76 ±0,11**

Примечание: * - Р< 0.05 при сравнении групп «контроль» - «свинец»,

** - Р< 0.05 - групп «свинец» - «свинец + препарат».

Введение животным полисахаридов внесло существенную коррекцию в энергетический процесс организма, что выражалось в стабилизации уровня энергометаболитов в печени крыс. Так, содержание АТФ в группах крыс, получавших альгинат и зостерин параллельно со свинцом, было достоверно выше, чем в отсутствие препаратов, и отличалось от контроля только на 10 и 7% (в группе «свинец» на 28% соответственно). Уровень гликогена в печени крыс на фоне хитозана и зостерина на 22% превышал этот показатель у крыс, подвергшихся только свинцовой затравке. Достоверное снижение уровня лактата в печени крыс установлено в группе «свинец + зостерин», его отличие от контроля составляло только 3%.

Проведенное исследование свидетельствует о детоксикационном эффекте исследуемых полисахаридов, который следует рассматривать в двух аспектах: элиминационной способности и неспецифическом действии на гормонально-метаболический статус организма.

Таким образом, полученные результаты свидетельствует о целесообразности применения полисахаридов из морских гидробионтов зостерина, альгината натрия и хитозана в ветеринарной практике для детоксикации организма животных, пребывающих в неблагополучной по содержанию свинца окружающей среде индустриальных регионов. Препараты препятствуют инкорпорации свинца в тканях животных и повышают устойчивость организма к его токсическому действию. Эффективность детоксикации организма животных полисахаридами обусловлена их

высокой декорпорирующей способностью, оптимизацией ими энерго- и гормонозависимых адаптивных процессов.

2.2.4 Влияние зостерина на показатели липидного обмена

Проведенными исследованиями установлено, что под воздействием техногенных эмиссий происходят существенные сдвиги обменных процессов и в крови повышается содержание холестерина и триглицеридов. В связи с этим было изучено гиполипидемическое действие зостерина в условиях наиболее часто встречаемой алиментарной дислипидемии.

В опыте использованы половозрелые крысы - самцы линии Вистар с исходной массой 180-190 г (по семь животных в группе). Алиментарную гиперлипимию вызывали скармливанием высокожирового и высокоуглеводного рационов в течение 30 суток. Препарат зостерин вводили крысам вну грижелудочно в виде 2% раствора в дозе 100 мг/кг за час до еды в течение всего срока развития гиперлипидемии.

В сыворотке крови при таком рационе содержание холестерина было повышено на 145%, триглицеридов - на 109%.

Установлено, что препарат, который животные получали на протяжении всего периода развития гиперлипидемии, препятствовал развитию гиперхолестеринемии, гипертриглицеридемии (табл.6).

Таблица 6. Влияние зостерина на липидный спектр в сыворотке крови при высокожировом рационе __

Группа животных Общий холестерин, ммоль/л Триглицериды ммоль/л

1. Контроль 1,05 ±0,08 0,85 ± 0,07

2. Высокожировой рацион 2,58 ± 0,20* 1,78 ±0,13*

3. Высокожировой рацион + зостерин 2,08 ±0,14 1,20 ±0,11**

Примечание: * - Р< 0.05 при сравнении групп 1-2;

** - Р< 0.05 при сравнении групп 2-3

Во втором эксперименте изучали влияние зостерина на развитие гиперлипемии у крыс, находившихся на высокоуглеводном рационе. Изменения, отмеченные в липидном профиле сыворотки крови крыс, соответствовали биохимической характеристике гиперлипемий. При длительной сахарозной нагрузке содержание холестерина и триглицеридов увеличивалось на 113 и 127%.

Зостерин проявлял выраженное гиполипидемическое действие и в условиях высокоуглеводного рациона: содержание холестерина и триглицеридов в сыворотке крови у опытных крыс было ниже на 70 и 69% (табл.7).

Таблица 7. Влияние зостерина на липидный спектр в сыворотке крови при высокоуглеводном рационе_______

Группа животных Общий холестерин, ммоль/л Триглицериды ммоль/л

1. Контроль 0,92 ± 0,06 0,82 ±0,05

2. ВУР 1,96± 0,14* 1,86 ± 0,12*

3. ВУР + зостерин 1,32 ±0,11** 1,30 ±0,09**

Примечание: * - Р< 0.05 при сравнении групп 1-2;

** - Р< 0.05 при сравнении групп 2-3

Таким образом, зостерин существенно снижал степень нарушений липидного обмена у животных, как при жировой, так и углеводной пищевой нагрузке.

2.2.5 Коррекция аномального содержания тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота

В сельскохозяйственных предприятиях 1- и 2-й зон у крупного рогатого скота установлены значительные уровни накопления в органах и тканях животных Си, 7п, РЬ и Сс), и, как следствие, иммуннодепрессивное состояние, прежде всего связанное с угнетением клеточного звена: снижением количества лимфоцитов, популяции Т-лимфоцитов, фагоцитарной активности нейтрофилов. Установив, что полисахариды из морских гидробионтов обладают выраженными детоксикационным действием при свинцовой интоксикации, были проведены научно-производственные опыты по изучению их эффективности у крупного рогатого скота. С этой целью было проведено исследование влияния альгината, хитозана и зостерина на сорбцию тяжелых металлов и иммуно-гематологнческие показатели бычков на откорме. Препараты вводили в виде 2 - 3 % раствора в дозе 100 мг на кг живой массы.

2.2.5.1 Влияние хитозана на сорбцию тяжелых металлов и иммунологические показатели крупного рогатого скота

Для проведения опыта были отобраны 2 группы телят (опытная и контрольная) в возрасте 3-4 месяца, по 15 голов в каждой, содержащихся в одном животноводческом помещении с одинаковым уровнем кормления и содержания.

Наблюдение за телятами осуществляли ежедневно. При этом исследовали общее клиническое состояние, проводили гематологические, иммунологические и биохимические анализы до введения (фоновое исследование), через 20 и 60 дней применения препарата хитозана.

Спустя 14-20 дней после применения препарата у опытных телят отмечали улучшение общего состояния, повышение аппетита и активности, шерстный покров становился более блестящим. Впоследствии, через 60 дней у опытной группы телят с применением хитозана при контрольных взвешиваниях отметили достоверное увеличение прироста живой массы на 9,2% по сравнению с телятами контрольной группы.

Применение хитозана обусловило снижение количества токсикантов (Хп, Си, С6 и РЬ) в органах и тканях животных (рис. 5).

Содержание ТМ в почках телят при использовании хитозана

Опытная 1 Контрольная ....................................-0,'82--------------------------------

Сс) рЬ

элементы

Рисунок 5. Динамика снижения тяжелых металлов в почках при применении хитозана

При применении хитозана через 21 дней происходило достоверное увеличение содержания Т-лимфоцитов (Е-РОЛ), по сравнению с фоновыми (рис.6). Через 60 дней - данный показатель, в сравнении с фоновыми, увеличился 42,5 %. У телят под действием препаратов происходила существенная активизация фагоцитоза. При применении хитозана поглотительная способность нейтрофилов увеличилась - на

Динамика содержания Т-лимфоцитов у телят при введении хитозана

4,5 4

3,5 3

2.5 2

1.6 1

0,5 □

2,4

4,3

3,1

1-2,1-

2,46

2,75

I Фон, тыс/мкл

! через21 день

И через 60 дней

Контроль

Опытная

Рисунок 6. Влияние хитозана на содержание Т-лимфоцитов у телят

Таким образом, применение хитозана позволило в значительной мере повысить активность иммунной системы. Что в свою очередь отразилось как на общем клиническом состоянии опытных животных, так и на показателях иммунитета: увеличилось количество лейкоцитов, лимфоцитов, Т- и В- лимфоцитов, возросла фагоцитарная активность.

2.2.5.2 Эффективность альгината и зостернна для сорбции тяжелых металлов у крупного рогатого скота

По принципу аналогов были подобраны 3 группы бычков черно-пестрой 6-месячного возраста по 30 голов. Одна группа служила контролем, первая опытная группа получала с кормом альгинат в дозе 100 мг/кг, вторая - 2 % раствор зостерина в дозе 100 мг/кг живой массы. Продолжительность опыта составила 3 месяца. Предварительно у всех животных была взята кровь для иммуно-гематологического и биохимического анализов. В дальнейшем пробы крови отбирали каждый месяц в течение всего опыта. В ходе опыта проводили контрольный убой бычков и отбор материала для токсикологического исследования.

При биохимическом исследовании крови у бычков в начале опыта выявлен повышенный уровень холестерина. Содержание мочевины и общего белка находилось на нижней границе нормы. Содержание альбуминов также было пониженным, тогда как количество гамма-глобулинов несколько превышало средние значения. Такое состояние может свидетельствовать о нарушении белковосинтезирующей функции, нарушении жирового обмена вследствие хронической интоксикации.

Через три месяца после скармливания препаратов отмечена тенденция к нормализации показателей. Введение в рацион альгината способствовало повышению уровня глюкозы - на 14,8 %, а зостерина - на 18,5 %. Уровень холестерина в крови контрольных бычков возрос за период опыта на 26,4 %, в то время как у опытных животных обеих групп произошло достоверное снижение этого показателя на 16,6 % при введении в рацион альгината и на 24 % - зостерина.

В ходе опыта проводили исследование содержания свинца, кадмия, цинка и меди в мышечной, костной ткани, печени и почках бычков контрольной и опытных групп. Установлено, что при скармливании альгината и зостерина изменялось содержание тяжелых металлов в организме бычков. Выявлено достоверное снижение содержания свинца и кадмия в мьгшцах, печени и костной ткани животных. Через 30 дней после скармливания зостерина содержание свинца в мышцах по сравнению с контрольными животными снизилось на 18,2 %, через 60 -в 3 раза, через 90 - в 9 раз. У животных, получавших альгинат, содержание свинца в печени за 90 дней снизилось в 3,2 раза, в костях - в 1,9 раз по сравнению с контрольной группой. Аналогичная картина установлена в элиминации кадмия. У бычков, получавших зостерин, степень декорпорации свинца и кадмия из печени была значительно выше, чем у альгината.

Установлено, что введение в рацион бычков альгината и зостерина оказало положительное влияние на продуктивность бычков. Среднесуточный прирост живой

массы увеличился на 8 - 11 %, лучший эффект давало применение данных препаратов на заключительной стадии откорма.

3. ВЫВОДЫ

1. Степень накопления свинца, кадмия, цинка, меди в кормовых растениях определяется расстоянием произрастания ог источника техногенных эмиссий. На расстоянии 2 - 5 км (зона 1) содержание свинца в кормах суточного рациона превышало МДУ на 42,5 , кадмия - на 33,6 цинка - на 24,7 %. На расстоянии 6 -10 км (зона 2) на 21,3, 18,6, 17,3 % соответственно. Максимальное количество тяжелых металлов содержалось в силосе и сенаже, составляющих основу рациона крупного рогатого скота.

2. В организме животных из предприятий, расположенных в зоне 1, происходило значительное накопление тяжелых металлов в паренхиматозных органах и костях скелета. Концентрация свинца в костной ткани превышала ПДК в 3,3 - 10,3 раза; кадмия в мышцах в 4,6 -6,3, в печени - в 6,5 - 10,3 раза; меди в печени - в 6,64, в мышцах - в 3,3- 5,6 раза; цинка в мышцах - в 2,5 - 4,0 раза. Экотоксиканты избирательно депонировались в органах и тканях крупного рогатого скота: в костной ткани - РЬ, в мышцах - Ъл, РЬ, в печени - 2п и Си, в почках - Сс1.

3. У коров из районов техногенных эмиссий установлено изменение физиологических показателей: достоверное повышение частоты сердечных сокращений - на 11 %, дыхания - на 8 %, снижение сократительной активности рубца по сравнению с животными из контрольной зоны.

4. Показатели иммунной системы крупного рогатого скота в зоне 1 и 2 характеризовались эозинофилией, снижением количества Т-лимфоцитов на 44,3%, фагоцитарной активности нейтрофилов в 1,7 раз, и увеличением ЦИК в 1,9 раза, что свидетельствовало о выраженной иммунодепрессии.

5. Экспериментальная свинцовая интоксикация у крыс сопровождалась нарушениями эндокринной системы: повышением уровня кортикостерона в сыворотке крови - на 32,6 %, снижением Т3 и Т4 на 16 и 26% соответственно относительно контрольных животных; нарушением энергетического обмена в печени: снижением содержания АТФ - на 28,0, гликогена - на 35,0% и одновременным повышением лактата на 26%, что свидетельствовало о токсической дистрофии органа.

6. Полисахариды из морских гидробионтов (альгинат, зостерин, хитозан) способствовали декорпорации свинца из организма животных и в условиях свинцовой интоксикации проявляли стресспротективное и антиструмогенное действие, о чём свидетельствовало достоверное снижение уровня кортикостерона и повышение содержания Т3 и Т4 в сыворотке крови крыс.

7. Введение в рацион бычков хитозана, начиная с 3-х месячного возраста, способствовало повышению естественной резистентности - повышению содержания Т- и В- лимфоцитов на 22 - 24 %, фагоцитарной активности нейтрофилов - на 36%.

8. Прирост живой массы у животных, получавших препараты, возрастал на 8-11 %.

9. Разработана научно обоснованная система сохранения биоресурсов в районах техногенных эмиссий за счет применения энтеросорбентов из морских гидробионтов, снижающих содержание в печени и костях свинца в 3 - 9 раз, кадмия - в 1,9 - 3,2 раза.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Для сохранения биоресурсного потенциала животных рекомендовано проводить экологический мониторинг аграрных предприятий.

В районах с высоким уровнем техногенных эмиссий с целью снижения накопления в организме продуктивных животных токсичных тяжелых металлов и повышения резистентности вводить в рацион хитозан в дозе 100 мг/кг живой массы, начиная с 3-месячного возраста.

Откормочным бычкам 6 - 9-месячного возраста рекомендуется скармливать альгинат или зостерин в дозе 100 мг/кг живой массы.

5. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ*

(*в связи с вступлением в брак фамилия Толмачева заменена на Кривоногову)

1. Толмачева, A.C. Состояние здоровья животных в зонах комплексного радиоактивного и химического загрязнения /И.М. Донник, А.С.Толмачева // Геофизические проблемы нераспространения: Вести. Науч. центра Республики Казахстан. 2003. №3. С. 6-12.

2. Толмачева, A.C. Загрязнение окружающей среды и заболеваемость животных /И.А. Шкуратова, И.М. Донник, А.Д. Шушарин, A.C. Толмачева// Межвед. темат. науч. сб. Укр. акад. аграр. наук. Харьков. 2003. С. 654-658.

3. Толмачева, A.C. Иммунограмма в клинической практике /М.Ю. Лопатина, В.М. Мельникова, A.C. Толмачева // Всерос. ветерин. конгр.: Сб. матер. 22-24 апреля 2004 г. М., 2004. С.159-160.

4. Толмачева, A.C. Иммуноморфологические показатели крови клинически здоровых животных / И.М. Донник, М.Ю. Лопатина, В.М. Мельникова, A.C. Толмачева, E.H. Беспамятных // Учеб.— метод, пособие. - Екатеринбург: Изд. дом УрГСХА, 2004.16 с.

5. Руководство по лабораторной диагностике вирусных болезней животных / Я.Б. Бейкин, М.И. Гулюкин, И.М. Донник, А.Г. Исаева, A.C. Кривоногова, Н.Б. Патрушева, А.Я. Самуйленко, A.M. Смирнов, И.А. Шкуратова, E.H. Шилова и др. / Под ред. A.M. Смирнова, А.Я. Самуйленко, И.М. Донник, Я.Б. Бейкина. М.: РАСХН, 2008. 858 с. (Монография).

6. Кривоногова, A.C. Протективное действие альгината натрия при поражении желудка различными ульцерогенными факторами / Э.И. Хасина, A.C. Кривоногова // Аграрный вестник Урала. 2009. № 9. С. 92-94.

7. Кривоногова, A.C. Гнполипидемнческий эффект зостернна-пектина из морской травы зостеры / Э.И. Хасина, A.C. Кривоногова // Сельскохозяйственная биология. 2010. № 6. С. 71-75.

8. Кривоногова, A.C. Контроль загрязнения экотоксикантами молочнотоварных ферм в территориях с повышенной техногенной эмиссией / И.М. Донник, А.Г. Исаева, E.H. Беспамятных, A.C. Кривоногова // Россия-Франция: двустороннее сотрудничество в развитии АПК: Матер.З-го Междунар. агропром. форума и Всемир. выставки животноводства и птицеводства SPACE-2009. Франция. Париж-Бретань (Сен-Мало, Ренн), 12-17 сентября 2009: Из-во ДонГАУ, п. Персиановский, Ростовская обл., 2009 - С.80-84.

9. Кривоногова, A.C. Использование зостерина - пектина из морской травы зостеры в питании животных / Э.И. Хасина, A.C. Кривоногова // Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц: Сб. науч. тр. ведущих ученых России и Зарубежья. Екатеринбург: Урал, изд - во, 2010. Вып.З. С. 406-411.

10. Кривоногова, A.C. Распределение меди и цинка в органах и тканях пресноводных промысловых рыб Уральского региона / И.М. Донник, И.А. Шкуратова, А.Г. Исаева, E.H. Беспамятных, Ж.А. Проккоева, A.C. Кривоногова //Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц: Сб. науч. тр. ведущих ученых России и Зарубежья. Екатеринбург: Урал, изд-во, 2010. ВыпЗ. С.575-583.

11. Кривоногова, A.C. Использование альгината натрия при поражениях желудка, индуцированных фармакологическими средствами и пестицидами / Э.И. Хасина, A.C. Кривоногова // Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц: Сб. науч.. тр. ведущих ученых России и Зарубежья. Екатеринбург: Урал, изд-во, 2010. С.635-641.

12. Кривоногова, A.C. Экологические аспекты животноводства в промышленных регионах / И.М. Донник, И.А. Шкуратова, A.C. Кривоногова, А.Г. Исаева, A.A. Андрейко, Э.И. Хасина // Ветеринария Кубанн. 2010. № 6. С. 68.

Патенты

1. Патент на изобретение № 2323588 РФ. Способ откорма телят в зонах техногенного загрязнения / Донник И.М., Шкуратова И.А., Верещак H.A., Исаева А.Г., Толмачева A.C. Опубликовано: 10.05.2008 г. Бюл.№ 13.

2. Патент на изобретение № 2295255 РФ. Способ кормления коров в зонах йодной недостаточности / Донник И.М., Шкуратова И.А., Толмачева A.C., Бейкин Я.Б., Исаева А.Г. Опубликовано: 20.03.2007. Бюл. № 8.

3. Патент на изобретение № 2428048 РФ. Способ кормления первотелок в период раздоя / Донник И.М., Тимохина М.А., Кошелев С.Н., Шкуратова И.А., Исаева А.Г., Бурлакова JI.B., Кривоногова A.C., Толкачева A.B., Проскурякова A.B., Андреева H.A. Опубликовано: 10.09.2011. Бюл. № 25.

На правах рукописи

КРИВОНОГОВА АННА СЕРГЕЕВНА

03.02.14 - биологические ресурсы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 12.03.2012. Формат 60 х 84 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать офсетная. Гарнитура Times New Roman. Объем 1,0 п.л. Тираж 100. Заказ №138.

Отпечатано в типографии ООО «Палитра» Адрес: 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 137.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кривоногова, Анна Сергеевна, Екатеринбург

61 12-3/1201

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Государственное научное учреждение

УРАЛЬСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВЕТЕРИНАРНЫЙ ИНСТИТУТ

КРИВОНОГОВА АННА СЕРГЕЕВНА

03.02.14 - биологические ресурсы

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук, Э.И. Хасина

Екатеринбург - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................... 4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................ 10

1.1 Миграция, накопление и трансформация основных токсикантов в трофических цепях животных и человека........................ 10

1.2 Воздействие антропогенных факторов на качество здоровья животных и человека............................................................. 22

1.3 Методы снижения негативного воздействия факторов техногенного загрязнения среды на организм животных ....................... 39

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ............................ 54

2.1 Материалы и методы исследования................................ 54

2.2 Результаты исследования............................................. 57

2.2.1 Результаты мониторинга накопления тяжелых металлов в кормовых растениях и организме животных в сельскохозяйственных предприятиях промышленных регионов....................................... 57

2.2.2 Физиологические и иммунологические показатели животных при накоплении повышенных концентраций ТМ в их органах и тканях................................................................................. 66

2.2.3 Эффективность полисахаридов из морских гидробионтов при свинцовой интоксикации................................................... 77

2.2.4 Влияние зостерина на показатели липидного обмена...... 82

2.2.5 Коррекция аномального содержания тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота ............................................. 86

2.2.5.1 Влияние хитозана на сорбцию тяжелых металлов и иммунологические показатели крупного рогатого скота..................... 86

2.2.5.2 Эффективность альгината и зостерина для сорбции тяжелых металлов у крупного рогатого скота..................................... 90

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ......................................................................101

4. ВЫВОДЫ..............................................................................................................................114

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ....................................................115

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................116

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время в индустриальных центрах увеличивается антропогенное воздействие на организм человека и животных (A.M. Смирнов, 2000; Г.А. Романенко, 2003; В.А. Фисинин, 2006; Р.М.Алексахин, 2006; С.А. Can, G.A.L. Meijer, 2007). Употребление человеком в этих случаях низкокачественных продуктов питания, например, содержащих высокие концентрации тяжелых металлов, или полученных от больных животных, может явиться дополнительным фактором, вызывающим развитие патологического процесса. И, наоборот, употребление качественных продуктов в определенной мере может способствовать нейтрализации негативного действия техногенных факторов (F. Hasselriis 1998; И.М. Донник, В.Н. Большаков, 2005).

Проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является наиболее актуальной на сегодняшний день, не случайно она отнесена к категории глобальных. Различные антропогенные факторы (в основном ксенобиотики, токсичные вещества и пр.) оказывают влияние практически на весь организм человека и животных, причем, чаще всего это влияние является отрицательным. В результате такого действия происходят существенные сдвиги в функциях отдельных систем организма, проявляющиеся появлением атипического течения заболеваний, появления новых нозологических форм. Важнейшее место в комплексе глобальных проблем современности занимают экологические последствия техногенного загрязнения среды. Развитие промышленности привело к катастрофическому загрязнению природной среды отходами хозяйственной деятельности. Многим промышленным регионам страны уже сегодня грозит экологический кризис. Аналитические прогнозы ученых экологов предсказывают уже в ближайшие годы обострение проблем с чистой во-

дой, чистым воздухом и экологически безопасными продуктами питания во многих промышленных регионах.

Усиливается негативный эффект на жизненно важные системы организма животных (иммунную, эндокринную, кроветворную, метаболическую). Жизнеспособность организма при этом невозможна без нормального функционирования всех его систем, в том числе и иммунной (Р.В. Петров, Р.М.Хаитов, 1992; Хаитов P.M., Пинегин Б.В. Истамов Х.И., 1995; Ю.Н. Федоров, 2000; А .Г Шахов, 1999; H.A. Верещак, 2007; П.Н. Сисягин, 2010; О. Kaplan et al., 2011). Длительное воздействие факторов, угнетающих или стимулирующих иммунную систему, приводит к снижению естественной резистентности организма и развитию иммунодефицитных и других патологических состояний (П.Н. Смирнов, 1999; И.М. Донник, П.Н. Смирнов 2001; Г.М. Топурия, Л.Ю. Топурия, 2008; K.K.Doumouchtsis, S.K.Doumouchtsis, E.K.Doumouchtsis, D.N. Perrea, 2009; L.H. Duntas, 2011; S. Sakaguchi et al., 2011 и др.), что понижает использование биологического потенциала животных.

Важнейшей задачей экологии является анализ воздействий неблагоприятных факторов среды, как на популяции, так и на организмы, в том числе человека и животных (Р.Г. Ильязов, 2006; Л.В. Бурлакова, 2008). Экологические факторы необходимо учитывать при определении показателей физиологической, гематологической, иммунологической, генетической нормы, при разработке критериев адаптации и акклиматизации животных в каждом отдельно взятом регионе, при планировании профилактических мероприятий в животноводстве. Анализируя накопленные материалы по экологической характеристике тех или иных территорий, нельзя не заметить, что исследования в этом направлении, как правило, завершены констатацией фактов, определяющих степень экологической напряженности территорий (А.В. Трапезников, В.Н. Трапезникова, 2005). К сожалению, практически отсутствуют данные о системных изменениях в организме сельскохозяйственных животных, об оценке их физиологического состояния и адаптационных возможностей, а также их направленной фармакологической корректировке в тех или иных экологических условиях. Сформулированные проблемы определили цели и задачи настоящей работы.

Задачи исследований.

2. Изучить клинико-физиологические и иммунологические показатели у продуктивных животных при накоплении повышенных концентраций ТМ в их органах и тканях;

3. Дать научное обоснование применения энтеросорбентов из мор-

ских гидробионтов при интоксикации свинцом;

Научная новизна. В условиях промышленного региона проведена оценка степени кумуляции тяжелых металлов в воде, кормовых растениях и организме животных-. Выявлены особенности накопления экотоксикантов в органах и тканях животных в зависимости от интенсивности техногенной нагрузки территории.

Изучено влияние энтеросорбентов из морских гидробионтов на клини-ко-физиологические показатели лабораторных и продуктивных животных при интоксикации свинцом и разработана новая система коррекции содержания продуктов техногенных эмиссий в организме, позволяющая снизить их негативное действие и повысить биологический потенциал использования животных. Научная новизна подтверждена 3 патентами.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены: на международной научной конференции «Геофизические проблемы нераспространения» (Семипалатинск, 2003); Всероссийском ветеринарном конгрессе (Москва, 2004); Международном агропромышленном форуме и Всемирной выставке животноводства и птицеводства SPACE-2009 (Франция, 2009); на Международной конференции ведущих ученых России, СНГ и др. стран «Современные проблемы диагностики, лечения и профилактики болезней животных и птиц (Екатеринбург, 2010); заседаниях Ученого совета Уральского научно-исследовательского ветеринарного института (2007-2012 гг.).

Благодарности. Выражаем благодарность коллективам отделов экологии и иммунопатологии и мониторинга инфекционных болезней животных Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхо-

закадемии; Искреннюю благодарность за неоценимую помощь в выполнении работы и её тщательный критический анализ доктору ветеринарных наук, профессору Ирине Алексеевне Шкуратовой, доктору ветеринарных наук Наталье Александровне Верещак. Отдельная благодарность кандидатам биологических наук Елисею Николаевичу Беспамятных, Радику Рафиковичу Хай-буллину, Альбине Геннадьевне Исаевой за помощь при выполнении экспериментальной части исследований.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Миграция, накопление и трансформация основных токсикантов в трофических цепях животных и человека

По данным многочисленных авторов (E.H. Беспамятных, 2007; P.M. Алексахин, 2001, 2006; B.C. Безель, Е.Л. Воробейчик, 1992, 1994; T.Berg, D.Licht, 2002; Г.А. Романенко, 2003; С.Н. Кошелев, 2007; V.Beasley, 2009 и др.) в современных условиях интенсивного развития промышленности происходит загрязнение почвы, воды, кормов, воздуха опасными для здоровья животных уровнями химического, радиоактивного, биологического загрязнения. Большие площади сельскохозяйственных угодий контаминированы тяжелыми металлами, пестицидами, бытовыми отходами. Так, например, в Уральском регионе 2/3 площади активного земледелия подвергнуты техногенному загрязнению, в том числе радиационному.

Урал является одной из крупнейших минерально-сырьевых баз России. В результате деятельности горно-металлургического комплекса здесь накопилось 35 млрд. тонн промышленных отходов, ежегодно образуется около 11 млн. тонн токсических веществ. В области работает 1,5 тысячи предприятий, загрязняющих окружающую среду. По загрязнению воздуха и воды Урал прочно удерживает первое место в стране, по загрязнению почв — второе. В Свердловской области ежегодно в атмосферу выбрасывается 1500 тысяч тонн загрязняющих веществ без очистки. Почвы загрязнены тяжелыми металлами: свинцом, кадмием, цинком, медью, никелем, марганцем, а в отдельных районах— кобальтом, хромом, молибденом, фтором. Масштабы токсичного загрязнения почвенного покрова области достигают 2/3 площади зоны активного земледелия, что составляет 32,8 тыс. га.

Особенности природной среды Урала и его промышленного производства создали особый экологический фон, который существенно отражается

на здоровье сельскохозяйственных животных и качестве животноводческой продукции (В.Н. Чуканов, 1996; И.М. Донник, 1997; П.В. Волобуев, В.Н. Чу-канов, H.A. Штинов, 2000; Е.Л. Воробейчик, 2004; P.P. Хайбуллин, 2003 и

ДР-)-

Экстенсификация производства во многих других странах становятся причиной нарушения динамического равновесия в биосферных процессах и создают реальную угрозу экономических кризисов и экологических катастроф.

Решению этой проблемы современности посвящены ряд международных конференций, конвенций и соглашений по оценке воздействия и регламентации техногенного воздействия на окружающую среду. В 1992 г. принята общая концепция устойчивого развития биосферы (Рио-де-Жанейро) (Г.А. Романенко, 2003)

По данным этих же авторов в России загрязнение окружающей природной среды в настоящее время достигло таких масштабов, что может рассматриваться как угроза национальной безопасности. Этот тревожный симптом был отмечен на совместном заседании Совета Безопасности Российской Федерации, президиума Государственного Совета России и Совета при Президенте РФ по науке и высоким технологиям, состоявшемся 20 марта 2002 г. в Кремле. Научные исследования в области экологии и рационального природопользования признаны приоритетными направлениями (Г.А. Романенко, 2003).

Особое место занимают проблемы земли. Состояние сельскохозяйственных угодий неудовлетворительно и продолжает ухудшаться. Сокращение объемов работ по поддержанию почвенного плодородия привело к значительному увеличению их кислотности, развитию эрозионных процессов и других видов деградации.

Потребление минеральных удобрений в сельском хозяйстве нашей страны за последние 10 лет уменьшилось в 8,3 раза и остановилось на уровне 1,2-1,3 млн.т. (в среднем 15 кг№К на 1 га посевов).

Сегодняшний уровень применения органических удобрений (70 млн. т. в год, или 0,5 т/га), при сохранении существующих тенденций в животноводстве, существенно увеличиться не может. Прогноз неутешителен: вынос из почвы питательных веществ с урожаем в ближайшие два-три года может в 4-5 раз превысить их поступление с удобрениями. В этих условиях выход один - рациональное использование имеющихся удобрений, достижение их окупаемости сопоставимой с получаемой в Европе, то есть 7-8 кг продукции на 1 кг удобрений, а не 2-3 кг, как получают в России.

С проблемой остаточных количеств пестицидов в почве и растительной продукции долгое время увязывали все проблемы экологии. На критике применения пестицидов формировались политические движения, росли рейтинги «политиков от экологии». Между тем без рационального использования средств защиты растений немыслимо представить себе не одну наукоемкую агротехнологию. Главное при этом - строгое соблюдение регламентов производства, реализации и использования пестицидов. Список химических веществ ежегодно пополняется на тысячу наименований. Однако многие из них недостаточно изучены по своим последействиям, и здесь слово за наукой и контролирующими организациями (Г.А. Романенко, 2003).

Не менее важной представляется п�

Информация о работе

Кривоногова, Анна Сергеевна
кандидата биологических наук
Екатеринбург, 2012
ВАК 03.02.14

Диссертация

Аккумуляция и коррекция содержания экотоксикантов в биологических ресурсах аграрных предприятий промышленных регионов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Аккумуляция и коррекция содержания экотоксикантов в биологических ресурсах аграрных предприятий промышленных регионов - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы