Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимическая экология амфибий и рептилий при различном содержании селена и ртути в среде

ВАК РФ 04.00.03, Биогеохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимическая экология амфибий и рептилий при различном содержании селена и ртути в среде"

МОСКОВСКИЙ ОЩНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОШШИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УШШ2ГСИТЗ? им. М„В. ЛОМОНОСОВА,

ШУЯМЕГ ПОЧВОВЗДШШ

На правах .рукописи УЖ 550.7:(597.6+598.1):(546.23+546.49)

Даанбаев Беюлшат Мурзакматовяч

ГЕОШШЗСКАЯ ЭК010ГШ АМФИБИЙ И РЕППШЙ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СОДЕШНИИ СЕДЕНА И РТУТИ В СРЕДЕ

04.СЮ.03 - Еиогеохшзя

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иооква - 1993

Работа выполнена в лаборатории биогеохимии окрукевдей среда Института геохимии и аналитической химии км. 3.И.Вернадского РАН.

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Ермаков В.В.

Официальные ощгск-знты - доктор биологических наук

Саонко Г.Н.

кандидат биологических наук Лебедева Я

Ведущая организация - Московский государственны!; педагоги-часки;! Университет

Защита состоится " /7" -" ¿^»Д. г. в_

на заседании специализированного совета Д.053.05.57 при МГУ им.

и .В .Ломоносова в аудитории ._ (119699, Москва, Ленинские

гори, МГУ, факультет почвоведения). •

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ."

Автореферат разослан " " _._ ;______ 1993 г.

Приглашаем Вас прпнлть участие в обсуждения диссертации на заседавши специализированного совета по биогеохпмии в Московском университете, а отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять по адресу: 119899, Ыосява, Ленинские горы, ¡ЯУ, факультет почвоведения, специализированный совет по биогеохшлки ^'.05.1.05.57.

»'ченни секретарь • специализированного совега -

Г.И., Дгшшпна

I. ВВЩЕНИЕ

Актуальность теми определяется тем, что она связана с выяснением роли геохимических факторов среды в жизнедеятельности пой-кклотерлных животных - одной из малоизученных областей геохимической экологии. В результате общности генезиса амфибий и рептилий, существенных отличий в характере сред обитания, пищевых цепях, отклике на антропогенное воздействие и химические'факторы, обе группы организмов представляют несомненный научный интерес о точки зрения геохимической экологии, химической систематики и гзр-т патологии (Топоркова, Х965; Шварц, i960; Тарасенко, IS8I; Шарыгин, 1980, 1982, 1989; Hadorn, Sehner^ ,1986; Pelletier ,1986; lopaz-ïoires et al. ,1988; Портнягина, Каснев, I9S0).

Геохимическая экология является относительно новым фундаментальным направлением бяогеохишш и .экологии; сфорыировшвш В.В. Ковальским (1974), сочетавдш представления В.И.Бернадского о роли живого вещества в миграции химических элементов в биосфере (1940) и А.П.Виноградова (IS57) о бЕогеохишчосгдо: провинциях. Она изучает закономерности взаимодействия отдельных организмов и их сообществ с пщродао-техкогенной средой через формирование миграционных потоков химических элементов и соединений в биосфера и трансформацию энергии (Ковальскийt 1374,1978; Ермаков, 1991). Одной из основных проблей этой области знания является раскрытие адаптивной изменчивости регулиорнюг систет организмов в условиях конкретных геохимических срэд тжзня, окшяшвашэ ишенений их фувкционнровшет пщ ограниченное шш избыточном поступлении в организмы ййодоютескл активных микроэлементов. В зтоу отношении работы по геохимической экологии военн и а. практическом отношении, saiî как сшгзанд с совортенстюзанаем околого-биогоохтлеоюи: критериев оценки состояния природных комплексов. ■

Паль и задачи исследований. Цель работы - изучить особенности геохимической экологии амфибий и рептилий при различном содержании селена и ртути в среде обитания.

Ставились следующие задачи:

1. Оценить связи уровней селена и ртути в биогеохимических пищевых цепях, включая амфибий и рептилий.

2. Установить биогеохимическде и герпетологические параметры амфибий и рептилий Кыргызстана.

3. Изучить возможные биологические реакции представителей герпетофауны в условиях селеновых и ртутных биогеохимических провинций.

Вабор химических элементов не случаен. Селен - незаменимый микроэлемент в вдцу фушишонировшшя в организмах селексодерка-щих и селензаваслшх ферментов. Недостаток его йли избыток в пищевых цепях оказывает вредное влияние на ылекопитамцих. Биологическая роль ртути определяется в основном ее токсическими свойства',я, обусловленными широтой действия и взаимодействия с различными кашонентамп тканей и оргаюв. "

Оснсшцд охранения и латинск^ итвддзатшя организмов Сокращении; ГЛ - глутатиошюронсидаза (КЗ I .II.1.9), Нв - гемогло-.бин, ЦТ" - иеталлотионеин, Kg- коэффициент биологического поглощения. Лэттскяе натвчоп&тн организмов; зеленая даба - Bufo viridis

'l«is , озерная лягушка - Кии ridibunda fall., разноцветная шнурка - Fxe&iae carguío darevsM. Tsar иг. , Х985; водяной уи - llatris tosscliata X.<n¡¿-enti , Sr/t3 , прудовик обыкновенный - Lyrnnea EtßgnaXis" , ххрус пустынный - Calliptamus Varbarus t(Cost.).

йаиеш .йот эт. 3 работе впервые прздегавлены бяогеохишчес-кпе параметра поккилотерашх JiiBotma и дан анализ характера накопления селена а ргутп аифпбзямл и рептилиями с учетом шщевих

цепей и природно-техногенных факторов. Впервые выявлена природная зона накопления селена в средне-чуйских торфяниках. Впервые показано, что избыток ртути в среде усиливает состояние гипоксии у животных, обусловливая увеличение числа эритроцитов и уровня гемоглобина у амфибий. Высокая аккумуляция ртути в печени амфибий сопровождается активированием синтеза МТ в печени и снижением активности Ш. В зависимости от особенностей питания, сред обитания и стадий развития организмов наблюдается различное соотношение общей и метилированной ртути у пойкилотармных животных. л ■ Практическое значение работа состоит в том, что материалы по •. распределению ртути и селена з бютеохшических пищевых цепях различных районов дредбтавляэт ценность при эполого-бзогеохимическом районировании республики Кыргызстан, нормировали и при биогеохи-шческой оценке территорий в отношении экологической напряженности. Особое значение имеит данные по содерзешго' и интенсивности миграции селена в почвенно-растительном комплекса в связи с выявлением биогеохилическкх эндемий, вызванных дефицитом этого микроэлемента . в продуктах питания и коршх. Различия характера аккумулирования селена и ртути в раду организмов: озерная лягушка - зеленая каба -- разноцветная яцурха моано использовать прп оценке природных п . техногенных потоков ртути к селена. Впервые полученные данные по массопареносу ртути и селена амфибияш и раитишшш Кыргызстана, активности Ш и .аодоркшшэ МТ в пэченз пшат'справочный характер, а увеличение числа зрздрогоЕсоз п уровня Нз у смфзбвй, обусловленное избытке* рту та в среде, как д геггатолопнеоете параметра кой-' кияотврмянх гхшзоташх, представляет; обцв^олотпчэсков значение.

МгоЛртп тботн. Результата исследований долоаош на сс-.п-парэ по антропогенной хаохиетл з ИПиЭ ?Щ (ноябрь 1992 г., Путзяпо-нплОке), на 1-м рабочем совсщелгох по биогеохтата ртути, селена я

©тора (декабрь 1992 г., Москва, ГЗОХИ РАН), на республиканской научной конференции молодых ученых-биологов Ш Кыргызстана (ноябрь 1990 г., г.Бишкек), на Юбилейной республиканской научной конферен-щш Кыргызского сельскохозяйственного института (январь I9S3 г., г.Бишкек) и представлены на международную конференцию по микроэлементам (май 1993 г., Дрезден).

Дубликате;. До теме диссертации имеется 5 публикаций.

■ Объем и структура шссоптапш. Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и состоит из оглавления, списка сокращений и латинских наименований, введения, обзора литературы, раздела "Материалы и метода.исследований", 4-х разделов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Лослед-' ний содержит 325 наименований, в том числе 97 работ на иностранных языках. Работа иллюстрирована 6 рисунками и 21 таблицей.

2. 1.1АТЕБШЫ И МЕТОДУ ИССЛЭДОВАШЙ

Дяя выявления биогеохимических параметров ртути и селена в природных и природно-техногенных условиях в течение 1989-1992 г.г. проводились биогеохимические и герпетологические исследования на территории йшо-Фергаиского ртутного субрегиона биосферы и бассейна р.Чу, включая аномальные по селену торфяники Чуйской долины Кыргызстана, При сраыштелышх эколого-биогеохимическихи герпетологических исследованиях подбирали участки и серию водоемов в пределах ртутпо-сурьмяной биогеохшической провинции Хайдаркен, сурьмяыо-ртутной провинции Кадашай и средае-чуйской селеновой аномалии, а такав фоновые контрольные территории Кыргызстана. Биогеохимические полевые исследования выполнены по методологии, разработанной биогео химической лабораторией Г302Й РАН и факультетом почвоведения ИГУ с использованием тематических карт. Сбор ¿ивотвнх, их определение

и подготовка к анализу осуществлялась по оуцествуздим методам. Ртуть во всох материалах определяли методом беспламенной атомной абсорбции с нижней границей определения в биоматериалах I мкг/кг (ГОСТ 28612-90), а селен - спектрофлуоргслатрнчески по реакции селена (1У) с 2,З-диаминонафгалином после минерализации проб смесью хлорной и азотной кислот. В последнем случае предел обнаружения элемента составлял 5-10 мкг/кг (для вода - 0,05 мкг/л) (Ермаков, 1985). Уровень Нв, число эритроцитов, активность ГО крови и печени измеряли посредством унифицированных способов. Концентрации ыетилртути в тканях амфибий и рептилий, личинках комаров и воде определяли методом газонидкостной хроматографии, а ряда металлов - пламенной атомной абсорбцией.

Объектами исследования бкли: почвы, вода, донные отлокензл, растения (укосы), насекомые и пойкилотермныэ животные (органы и ткани, целые организмы). Всего проанализировано 2680 образцов природного материала. Полученные данные обработаны методами вариационной статистики.

3. СОБСТВЕННЕЕ ИССДЗДОВШЯ

3.1. а Ш^Ь Л йидаоетРхе^щз^гщвдвах^па^аасмирс

3.1.1. £асс£2д Кщи^зст^щ. Прове-

денное герпетологическое обследование бассейна р.Чу не позволило выявить каких-либо специфических особенностей распространения ик-вотных, кроме уао известных. Так, максимальное распространение озерной лягушки в бассейне р.Чу прослеживается в ореднегорье (16101700 м.кад уровнем моря) - 140-170 особей/га со средней биомассой 8000 г/га. Разноцветная яизурка более часто встречается тагле в средаегорьэ (472-540 особей/га, средняя биомасса - 1850 г/га).

Наибольшая численность зеленой кабы установлена в высокогорье (2700 м) - 40-50 особей/га со средней биомассой 927 г/га. Таким образом, наблюдается определенная зависимость численности животных от высоты среда их обитания. Обнаружены также меготопуляцион-ные изменения массы и длины тела амфибий среди чуйской (650-760 м), иссык-кульской (1610-1700 ы) и тяекской (2700 м) популяциями зеленой яабы (от 38,58+2,19 г до 20,60*1,05 г и 7,52*0,17 см до 5,98±0,Н см),, Кроме того, имеет значение такие взаимосвязанные экологические факт9ры как степень аридности, величина общей минерализации вода, засоление почв.

Оценивая в целом распределение селена и ртути в биогеохимических пищевых цепях бассейна р.Чу и фоновых территорий," мояно отметить следующее (табл.1). В районе бассейна р.Чу не наблюдается ярко выраженных аккумулятивных биогеохимж^еских аномалий относительно ртути. Ее концентрации в почвах, растениях, .водах'и организме пойкшготершшх животных являются фоновыми, не отличавдпмися от других контрольных территорий Европы и Азии. С одной, стороны, это связано с низкими концентрациями ртути в породах данного района и отсутствием ыестороадений металла. С друго стороны, в вода р.Чу но поступает заметных техногенных потоков элемента.

Слабое аккумулирование ртути прослеживается только в (средней части бассейна р.Чу (вдх.Тас-КаЗнак).Эго можно отнести за счет испарительного барьера, так как концентрирование в воде характерно не только длд ртути, но и для фтора, кальция, стронция и селена. Уровень последнего из названных химических элементов повышен в почвах, растениях ж организме земноводных в 2-4 раза по сравнению с другими участками бассейна. Однако такой локальный всплеск■ аккумуляции селена не связан только с испарительным концентрированием, так как с последующем в песках пустыни Цуйшкум содержание (фтора,

«ü

w w

¡cito

toU

ja

4m

-Яго Cl>

OfO C|-t

Ol is m CJO)

I Ы .

to!: o{(

I fí

J3

сам

3:0

IS

MÍO (Cito о

I I

ofeo O|M

I

iJS

IS

зЁ 1 JSgisB

Почва

Растения (укоо)

Вода

i i i

-

i

I

T i i i

-f

KOüQDOB . >lens liion.I

Еаленая ааба Bufo viridis Laur.

Пустынный прус CaXilptamua barbaros Coat.

' Личинка _____

Culp ~ piplens Aedufl cespiua Pall.j I

'&ШНЙ1 зеленой" "">" nzúu i

Bufo viridis batir. I

Озерная лягушка i

Rana rldlbunda fallt I

a

Разноцветная ящурка .

Exsnias orguta as- ' ravskl learus, 1986 »

I

I I

ii

сульфатов, кальция в воде нарастает, а селена, напротив, падает. По-видимому, существенное значение в механизме концентрирования селена играет и органическое вещество осадков; На это и было обращено внимание при обследовании средне-чуйских торфяников.

3.1.2. Срздае^-чуЯсди^ lojxlaapa. Зона кумуляции селена приурочена к остаткам торфяных массивов в селах Камышановка и Ишкне-Чуйск. Концентрации селена в торфе достигают 9-20 ыг/кг. Особенно высокий уровень элемента отмечается в шшш горизонтах.торфяных -почв с более тонкой структурой. Фракционирование форы селена по методике Геологической службы США. С Chao, Sansalone ,1989) показало, что содержание инертных (недоступных растениям) форм элемента возрастает с глубиной почвенного разреза. Доля же доступных форд селена уменьшается с 40$ в верхнем горизонте TI-C до 16$ в нижнем горизонте ТЗ» что связано с восстановительными условияыи.Коэ^сициент биологического поглощения селена растениями в среднем равен 0,77, что близко к среднему значению по фоновым территориям Кыргызста-Ka(0,74i0,I4). '

Кроме торфяников, повышенное содержание селена наблюдается также в пахотном горизонте орошаемых сероземов, окаЗмляхщих торфяные массивы (1-3 ыг/кг). В пригороде яе Бишкека и Манасе в лугово-ал-лшиальных и аллювиальных почвах присутствует элемента 0,4-0,5 мг/кг, а в укосах растений 0,2-0,5 мг/кг. Материалы, представленные на рис.1.., свидетельствуют о более интенсивном вовлечении элемента в биогеозойшческий цикл в районе торфяного массива, занимающего небольшую площадь. Здесь не встречается признаков хронического токсикоза у животных. Однако, неравномерность распределения селена в почвах сказывается на популяциях пойкилотерлншс еивотных, в особенности,, на амжбиях. Они характеризуются резкой дифференциацией по накоплению селена органами, уровни Нв и активности Ш в печени.

I.Средае-чуйские торфяники (содержание селена в воде - 2,6 мкг/л, ртути - 0,07 мкг/л)

4000

Бе

2400

800

100

60

20

Н8

12 3 4 5 6 7

12 3 4 5 6 7

2400

1600

800

09 0

90б0

5000

1000

а 0

4000

2400

123456 123456

3. Ртутно-сурьмяная провинция Хайдаркен (содержание селена в воде - 0,42-34,2 мкг/л,ртуть -0,4-22,.5

мкг/л)

Т2 34 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7

Рпс.Г» Селен п ртуть в биогеохимпческих пищевых цепях аномальных территорий Кыргызстана. I - почва, 2 - растения, 3 - ил, 4 - пустынный пруо, 5 -разноцвотная ящурка, 6 - зеленая каба, 7 -озерная лягушка Т в икг/кг).

I

Аномальные уровни содержания селена в биогеохимических пищевых цепях средае-чу^склх торфяников при высоко!) степени его кумуляции растениями и представителями герпетофауны дают основание выделить эту'территорию как' бцогеохнмическую провинции с повышенным содержанием селена. В соответствии с классификацией биогеохимических таксонов биосферы (Ковальский, 1874), ра1!он средне-чуй-ских торГяников ыокно отнести к интерзональным'биогеохимическим селеновым провинциям вторичного происхождения в генезисе которой главную роль играют аккумулятивные барьеры (интенсивное испарение вода с одновременным концентрированием элемента органическим веществом торфа). '

• 3.1.3. £УйР£гдо» Уровни селена

и ртути в биогеохимических хшцешх цепях ртутного субрегиона биосферы отражены-на рис.1. Следует отметить заметно высокий уровень оелена в средами организмах ртутно-сурьмяной (Хайдаркен) и сурьмяно-ртутной (Кадамкай). прдродао-гехногенных биогеохимических провинций Кыргызстана. Это обусловлено техногенными причинами .и связано с ! термической переработкой рудного материала л складированием отвалов, содеряалщх селен и другие биологически активные макроэлементы« На техногенный характер поступлежи селена в-среду указывает пэ-•лоаительная корреляция между концентрациями, селена и ртути в организмах (г в +0,89). В других районах- такой зависимости не существует, несмотря на легкое 'химическое взаимодействие элементных се- ' лена я ртути и положительное влияние повышенных концентраций селена в рационах при ртутных токсикозах (Рыскулов, 1988; иаио,1984).

Существенной особенностью ртутного субрегиона биосферы является высокая резистентность пойкилотерыных животных к ртути и друпш химическим элементам (сурьма, мышьяк, селен), а такяе постепенное > увеличение уровня Бо в среде и организмах,обусловленное техногенезс

3.2. СИ£Т£1:Щ14 циае£Н£ ДедеД

Связи между компонентами биогеоценозов являются многогранными п сложными. ■ Возможно выделить следующие из них: ящурка -прус, прус,- 'растения, растения - почва, ил -личинки комаров,, личинки (куколки) комаров - лягушка,.лягушка (жаба) - водяной уа.. В этой систоме взаимосвязей тлеются консумента 1-го порядка (растения), 2-го порядка (разноцветная ящурка, личинки стрекозы, кабы и лягушки), 3-4-го порядка (лягушка, наба и разноцветная ящурка) и более -быокого порядка (водяной уж).

Распределение селена и ртути в биогеозамических пищевых цепях средне-чуйской провинции было представлено на рис.1. Оно имеет следующий характер в порядке убывания концентраций селена: ил почва * озерная лягушка а растения личинка комаров * разноцветная ящурка а личинки зеленой яабы личинки озерной лягушш-»-уя пустынный прус £г зеленая яаба личинки стрекозы ь прудовик. В этой природной селеновой биогеоишической провинции накопление оо-лена максимально выранено у озерной лягушки. Слабо аккумулирует элемент зеленая жаба, а ящурка занимает промежуточное полояенио. При этом как иа фоновых, так и аномальных по сечену участках характер концентрирования селена ам£сбия?Я1 и рептилиями сохраняется. По-видимому, это в значительной степени обусловлено преобладании« элемента в донных отлозенпях, а не в почвах. Менее вырааеннсэ накопление селена растениями оказывается на ого содержании в насепо-Мк а соответственно п пабе и яцуряо. По ртути-амфибии и рептилшх располагаются в ряд: разноцветная ящурпа яаба озерная лягушка. Причем во зоох случаях па контрольных учаойгах ящурка напаплшзила максимальное количеотпо ртутя.

Характер накопления озлэна в тахногзййых условиях меняется: наиболее интенсивно аккумулирует селен вв озерная лягушка, а зе-

ясная.жаба из-за преобладания селена в почвах, растениях и насекомых. В противоположность фоновым территориям» в условиях ргут-но-сурьмяных провинций (Хайдаркен) для разноцветной ящурки присуща слабая кумуляция ртути, а на 1-е место выступает озерная лягушка. Зеленая жаба в этих условиях неизменно занимает 2-е место, что связано с процессами поступления ртути в растения и донные отложения, а такие дальнейшими пщезыыи связями.

Коррелятивные связи мекду отдельными звеньями биогеохимической пищевой цепи были оценены нами на основании расчета коэффициента корреляции (г). Для систем: растение - почва, прус - растение и зеленая жаба - прус по уровню селена и ртути наблюдается полонатольная достоверная корреляция. В отличие от ртути, по селену для блока: разноцветная ящурка - прус такая зависимость весь-

\

ма существенна ( * = +0,99, Р 0,01). По другим Системам (личинки зеленой яабы - ил, личинки озерной лягушки - ил) коррелятивные связи по содержании селена и ртути не выявлено. Количественные трофические связи, например, растение - почва- прус - растение — зеленая каба - прус, разноцветная ящурка - прус не усиливаются ни по величине г , ни по значению Кб..

3.3.£едед а ВТЩг £ ¿рдаеизм^ аг.^ибий g ^епт^лй ' ¡I ®с_бй0£е£хикдч£ские параметра

3.3.1. Распдоде^еди^ £елена_и^з'тя_в_о£гащз^е_ад15абййл. В экстремальных условиях (Хайдаркен) у зеленой кабы концентрации селена в почках и печени практически одинаковы - 3550 и 3500 мкг/кг; несколько ниже уровень элемента в костной (2150 мкг/кг) и мышечной (1075 мкг/кг) тканях. Низкие концентрации селена и ртути обнаружены в стенке кишечника и козе, соответственно 675 и 546 мкг/кг (селен), 30 и 37 мкг/кг (ртуть). Уровень ртути в: i печени и почках во много раз выше, чем в других органах забы и

равен 2858 и 2378 мкг/кг.

Б пределах средне-чуйского торфяника (Камшеновка) -у озерной лягушки наибольшие концентрации селена наблюдались в печени - 2524 мкг/кг и почках - 1832 мкг/кг, наименьше - в коке (136 мкг/кг) и мышечной ткани (672 мкг/кг). Несмотря на низкий уровень ртути в почвах а растениях данного участка, в почках и печени озерной лягушки л зеленой жабы накапливается этого элемента в 2 раза больше, чем в других органах и тканях. А в икре амфибий обнаружены лишь следы как ртути, так и селена. Следует отметить, что в отдельных экземплярах озерной лягушки, обитающих в районе средне-чуйских торфяников, концентрации селена достигали 22275 мкг/кг. Но в данном случае структура печени отличалась от органов особей с меньшими концентрациями элемента. Она выглядела рыхлой и боЯее темной.

В контрольном районе (Западное Припссыккулье) в печени и почках селена и ртути такне.накапливалось в 3-3 раза больше по сравнению с другими органами и тканями: соответственно 308 и 464 мкг/кг. (селен), 62 и 54 мкг/кг сырого вещества (ртуть). Не зависимо от места обитания в различных геохимических условиях у пойкилотеишнх етшотных выявлены те же закономерности, как и у теплокровных животных по аккумулированию, данных химических элементов.

3.3.2. Со.2Т1ошедЕ£ абдей .в'щтд а ЕетЕгер2Ухи_в_0£Г£НЗЗма2. Принимая во внимание ашшлирование ртути з водной среде, мы оценивали ' уровень метилртути и соотношение общей и алкшироваяной ртути во взрослых рептилиях, личиках комаров и амфибиях на стадиях личинки, в возрасте до I года (лягушата) и взрослых'особях. В биогеохимической рту тно-сурьмяной провинции Хайдаркен при заметном аккумулировании общей ртути личинками зеленой жаба и в большей степени головастиками озерной лягушки метилргуть в организме амфибий на этой стадии их раззития практически не накапливается и присутствует в следовых

количествах. При этом, если личинки озорной лягушки из контрольного участка (Уч-Коргон) не содеркат алкилртути (£ I мкг/кг), то головастики- этого' вида,, амфибий из ртутной провинции накапливают ее . до, 5-54 ыкг/кг при общем содержании металла 692-4140 мкг/кг, то-есть 0,6-1,3$. В молодых особях амфибий накопление метилртути уже явно' выражено.Концентрации ее в организмах из Хайдаркена равны 10' 20 ыкг/кг (зеленая жаба) и 132-208 мкг/кг (озерная лягушка),-что от

общего содержания металла составляет 6-7!» и 22$ соответственно. В

<

контрольном районе наблюдается более сильное аккумулирование метил-ртути: у зеленой кабы - 10-53 мкг/кг'или 21-30?!, у озерной лягушки -6 ыкг/кг или 16$ от валовой ртути. Рассматривая уровни ртути и ма-тилпроизводаого в организме молодых амфибий., следует заметить, что содержание общей ртути в них меньше, чем в головастиках. Иногда'эта разница существенна. ,'

Содержание общей ртути и метилртути возрастает в организме взрослых амфибий. Например, зеленая каба ОХайдаркен) накапливает общей ртути 980- 1860 мкг/кг, а ее алкильных форы - 115-236 мкг/кг, что. составляет 12-13$ от валовой ртути. Практически при том не уровне общей ртути в озерной лягушке содержание метилртути в ней более выоокоэ: 315-564 ыкг/кг (21-2652 от общей ртути).^Относительное со- • дераание метилртути в разноцветной ящурке из Хайдаркена; изменялось ' от 15 до 18$, а из контрольного района (Уч-Коргон) -в. прадедах 1722$. Количество аккумулированной метилртути в организме пойкило- , термных еивотных обусловлено типом питания, в частности присутствием повышенных концентраций метилртути у дичинок и куколок комаров (43-58$ от общего оодеркштя ртути), питавшихся првдоншш органическими остатками (детритом), а такао бактериями и водороаша. 1

3.3.3. %)£вадоздасДЕф даШР2Ш-- В разделе 3.2. кратко рассматривались количественные связи ыазду звеньями биогоохимичэской

пищевой цепи, косвенно отра-хавдие накопление или рассеяние химических элементов. Более наглядно о<5 этих процессах мскно судить по значению К^, рассчитанный нами для систем: растения - почва, прус - растения, разноцветная ящурка - прус, золеная яаба - прус, личинки зо- , лоно" набы - ил, озорная лягушка - ил, л:шнка озерной лягушки - ил по двум природным комплексам: средрс-чуЗским торф/шикам и Йшо-Зер-ганскому субрегиону биосферы.

Для системы: почза- растение К^ селена в' обоих природных комплексах практически совпадают (0,81 и 0,77), что указывает на доволь-/

но активную кумуляцию макроэлемента растениями по сравнению с зоной Нечерноземья России - Х^ & 0,2 (Конова, IS93). К^ртутд для почвендо-растительного комплекса Ккно-Ферганского субрегиона биосферы оказался равным 1,21, что близко к среднему значению, установленному ранво. По другим системам Кй ртути изменяется от 0,31 до 0,57.

В отношении селена К^ дан различных систем более шеоклз, чем-К^ птути, кроме, блоков: прус- растение (0,21) и личинки озерной лягушки - ил (0,24). Наибольшей аккумуляцией селона обладают амфибии. Kg селена в системах: зеленая каба - прус, лдчшки зеленой яабы -ил составляет 1,63 и 1,61. Для звена: озерная лягушка - пл K^ «I,03¿ Подобный расчет нз сделан для- системы: золеная заба - ил, та« как этот вид амфибия во взрослом состоянии но обитает з водо. Озерная по лягушка, напротив, постоянно сбитаог в водоемах a для нсэ характерна очень высокая кумуляция селена (К^ селена для системы: озорная Лягушка -личинки петров равно 1,72).

Другие баогвохшичоскае параметры приведет з табл.2. Она еялзо- . чавт распрострадеете организмов, их биомассу и Мзссоперсноо элементов. В бассейне р. Чу распространение пойкплотормних отвоттах дифгЕерзпгя-ровано в зависимости от высоты среда обитания (раздел 3.1.1«). В пределах низкогорья я среднегорья массоперенос селена я ртута равет

Герпетологические и биогеохимические параметры амфибий и рептилий

Таблица 2

Организмы, | :^сленн0ст1Средаяя . возмокныа ыассоперенос : количество!.,________!------------

место обитания: : особей/га ¡ииоыасса. седен : ртуть ipiym.

« А/ Л Ь* 1 .ЖГ/Щ _

Озешая лягушка

Низкогорье (р.Чу) 15-25 1000 3296 13

Ореднегорье (р.Чу) 120-140 вооо 7400 120

Бе -торфяники 13-34 787-1600 301-4065 3-16

-субрегион 7-14 . 595 12X9 850

Колебания: 7-140 595-8000 301-7400 3-850

Зеленая лаб^

Низкогорье (р.Чу) 5-6 ' 231 . 374 9

Ореднегорье (р.Чу) ■ 20-30 628 477 6

Высокогорье (р.Чу) 40-50 . 927 - -

Во -торфяники 4-7 173-231 79-138 . 6-24

Не-субрегион 23-35 118 2 601 • 888

Колебания: 4-50 118-927. 79-2601 6-888

тт -

Низкогорье (р.Чу) 42-57 183 148 14

Ореднегорье (р.Чу) 472-540 1850 . 2775 у х 179

8е -торфяники 42-57 183 , . 136 15

%-субрегион 264-320 1085 - "1632 ■ t 1060

Колебания: . 42-540 183-1850 136-2755 ¡. 14-1060

3295-7400 мкг/га и 13-120 мкг/га соответственно. В ореднегорье доминирует разноцветная щурка CI850 особей/га) с массопереносом: 2755 мкг/га (селен) и 179 мкг/га (ртуть). В целом по различным районам Кыргызстана максимальный массоперенос селена присущ озерной лягушке (301-7400 мкг/га), минимальный - золеной аабо (79-2601 мкг/га). По рту те наибольший ыассоперанос характерен для разноцветной яцурхЕ - 14-1060 мкг/га, а наименьший - для озерной лягушки -» 3-850 ыкг/га.

3. 4. £езкциа д

3.4.1. МадроморДолордя уешегойауни, В бассейне р. .Чу установлены достоверные различия по основным морфологическим признакам мезду горной (иссык-кульской) и равнинной (чуйской) популяциями озорной лягушки. Иссык-кульская популяция озерной лягушки крупнее и масса их больше по сравнению с чуйской равнинной. У зеленой кабы, напротив, с увеличением высоты уменьшаются масса и-длина тела. Кроме того, с увеличением высоты частота молкопятнио-' той окраски уменьшается и в высокогорье превалируют крупнопятнистые жабы.

Хайдаркенские популяции' амфибий, несмотря на обитание в экстремальных эколого-геохимических условиях, по морфологии существенно не отличаются от амфибий из контрольных фоновых районов. Однако озерная лягушка не встречается в особо загрязненных водоемах близко к источнику загрязнения. Популяции яе зеленой хабы, напротив, широко распространены в данном субрегионе и обитают в во-, доотстойнике комбината по переработке руд.

Исследования, проведенные в западном Пршссыккулье, показали, что в предгорьях на северной стороне обитают популяции разноцветной ящур® более темной окраска, а на шно2 стороне обитают особи яркой окраски. По химическому составу ящериц (содержание селена и ртути ) существенных различий не выявлено. В Ккно-йергалском субрегионе (Хайдаряен) рептилии регистрировались только в 3-х шл от источников загрязнений. Ярко выраженных морфологических изменений (общий вид целого организма и состояние отдельных его частей, органов, ксиного рисунка и окраски) не установлено.

Нами не обнаружено какгомшбо заметных какромойюлогическпх изменений, включая тератогенные аномалии, да-ге у головастиков, обитающих в загрязненных стоках, что свидетельствует об определеп-устопчивости амфибий к таким токсическим элементам как ртуть.

Лабораторные опыты подтверждают это положение: сроднесыертельные -. дозы дихлорида ртути (по ртути) для личинок зеленой жабы приближались к I мкг/л.

3.4.2. £ецо£Л£бдца Щв)_1^Ч£С£о_эеи£Р.£!щт£В_. В работе

было обращено¡особое внимание на.гематологические и биохимические параметры нивотных, связанные с дыханием, так как при увеличении высоты над уровнем моря у животных возникает состояние гипоксии. У млекопитающих и у ряда пойкклотэрыных животных это состояние сопровождается усилением эритропоэза. Мы изучали гематологические параметры у разноцветной ящурки,.водяного уаа, зеленой кабы и озерной лягушки. Основные исследования приведены в табл.3.

В этом отношении наиболее детально обследованы популяции зеленой кабы. Обнаружено, что у чуйских особей (650 ы над уровнем моря) было самое высокое содержание Нв (112 г/л) и числа эритроцитов ' (1,4'Ю***) в холодный период (зима, осень, весна)и только летом эти показатели снижались (67 г/л, 0,96-10^). При ыежпопуляционном сопоставлении выявлено наличие высокого уровня Нв в крови (147 г/л)

у полиплоидной формы аабн исскк-кульской попудавди по сравнению с

.с-- '

, чуйской (112 г/л). Но чйло эритроцитов было больше у последних.

Определение Нв у зеленой кабы Хайдаркб'нской популяции показало что его уровень намного больше (219 г/л), чем у чуйской.и иесыккуль ской популяций. Число эритроцитов и уровень.Нв в крсви этого вида амфибий в 4 и 2 раза превышает подобные параметры особей Уулекской популяции, обитаяшой на боле© высокой территории (2700 и) с фоновыми концентрациями ртути а селена в почвах и растениях. Зти параметры максимальны также и у озераой лягушки иэ ртутного субрегиона биосферы. Кроме того, в печепц и крови зеленой'кабы из Хайдаркепа резко падала активность Ш до 70-80 ед./ г Нв или органа. Отмечен-ше различна достоверны (Р «г 0,05).

Таблица 3

Изменение гематологических параметров л концентраций селена и ртути в организме пойкшютормннх животных различных районов Кыргызстана

Популяция Высота •Число арзт!Уровень : Селен : X Ртуть

и число над уров- .'рогитов ав

кивотных нем моря ; -Ю12 ; г/л : ¡,жг/кг : мкг/кг

Зеленая жаба

I. Чуйская (13) 650-760 0,76*0,16 97±5 510*30 46*6

2.Иссык-польская (20) 16101700 0,47*0,05 124*17 1075*285 14*4

3. Тулекская (4) 2700 0,69*0,13 119*7 - -

4. Хайдархен-ская 112) 21002160 2,32*0,52 219*3 1368*612 ' 604*344

Озешщ лягчрцц

I. Чуйская (18) 650-760 0,44* 0,06 70*8 1928*811 II ±5

2. Иссык-куль-ская (17) 16101700 0,67*0,14 107*3 881*161 4±1

3, Токтогул-ская (6) 300 0,75*0,03 98*7 - -

4. Хайдаркен-ская 19) 21002160 1,75*0,06 ШшЯ, , УЗ 155*5 . 10221105 1202*280

I. Чуйская (7) 650-760 5,76*0,21 76*3 7441103 48*6

2. йссык-куль-ская (4) 16101700 7,77*0,27 93*5 - -

х)

Содоряание элементов в целом организме на сырую массу.

Учитывая, что соединения; ртути у'животных вызывают изменения гематологических параметров при хронической интоксикации в результате блокирования ряда ферментов (например, пероксидазы й катадазн эритроцитов и образования комплексов с гемоглобином),высокий уровень Нв, числа эритроцитов и снижение активности Ш у хайдархенской

популяции амфибий mosho рассматривать как адаптивную реакцию на экстремальные геохимические условия.

3.4.3. ¿кда£Н2р£Ь_Д1 ¿p2E¡i д Дезеад.адщбайд. Ыами впервые была измерена активность Ш печени и крови у особей чуйской популяции озерной лягушки в связи с тем, что у бактерий и млекопитающих существует экологически зависимый селенсодэржащий изофермент •Ш. Данные приведены в табл.4. Установлено ингибирование Ш в организме зеленой жабы на территории Ккно-Оерганского ртутного субрегиона (до 70-80 ед./г печени или Нв). Измерение ферментативной активности ГО у озерной лягушки в пределах,средне-чуйских торфяников не позволило выявить существенной разницы в активности Ш печени животных, обитающих в районе селенсодервдих торфяников и на фоновом участке. Активность фермента крови в среднем в "4 раза была ниже у амфибий средне-чуйских торфяников по сравнению с контрольным участком. Уровень Нв гакке был на 15-20$ ниже, однако различия статистически недостоверны.

Таблица 4

Активность Ш печени и крови озерной .лягушки в средае-чуйской селеновой аномалии и контрольном районе (в мкМ. разложившегося гидропероксида тре- ' тичного бутила в мин/? Нв иди печени)'

' Место :_JL___Seom¡—__J_L___MgpZL—_

обитания "АктивностъТГеыогло- : Активность Селен Ртуть амфибий : Ш :бш, г/л : Ш мкг/кг мкг/кг

—•"* — ■"*" — — — — — — — — — — — —— — — — г- — — — — — — — — — —

Селеновая биотеохкшческая аномалия Ннзше-Чуйск 306±88 73±8 439¿224 22275 35 Камышановка 280*22 ' 85±13 175±36 2524 32

Контрольный фоновый район

с.Нижняя Ала-Арча 1231*182 I00ti5 335*51 858 7 .

—у~ — — — — — —— — — —— — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

' Содержание элемента в средней- пробе печени от З-х-4-х хшвотных,

Принимая во внимание высокие значения отклонений средних арифметических величин, мокко полагать, что кроме уровня селена на активность Ш влияют и другие факторы, которые необходимо выяснить.

3.4.4. Уровень МТ в печени амфибий. На территории Южно-Ферганского ртутного субрегиона биосферы нами проводилось суммарное определение, уровня МТ в гомоганатах печени зеленой жа(5ы. Содерка-ние МТ в печени различных особей жабы из контрольного участка (е.-Уч-Коргон) изменялось от 49 до 78 мг/кг (58±10 мг/кг), что приближается к уровню МТ в организме здоровых крыс и овец. При высоком содержании ртути в среде (Хайдаркен) концентрации КТ а печени яабы колебались от 138 до 962 мг/кг (568*238 мг/кг). При этом в обоих случаях уровень МТ в печени коррелирует с концентрацией общей ртути (Г Я +0,99, Р ^ 0,05).

3.4.5. ВьЕиаа1М2С1;ь_лщц2к_32Л£Н2й_я§бц й номадов д ^сл^гаях эк сп^р]^,; ента_. ~

Культивирование личинок зеленой яабы и комаров • в природной . воде с добавками селена и ртути (0,05-15 ккг/л) в форме НбС12 я ЭеОд оказывает определенное влияние' на их развитие в течение 8-дневного периода наблюдений. Личинки ьвленой лсабы более чувствительны к данным химическим элементам, чей комара: угнетение развития головастиков проявляется прз дозах I икг/л (селен) и 0,05 мкг/л (ртуть), а комаров - при концентрациях 5 мкг/л (селзн) и 0,5 мкг/л (ртуть). Ростоотимулирующзл доза селена дня головастиков и личинок комаров б<ла равна 0,5 и 2,5 мкг/л соответственно'. СКэдПо селену для головастиков приближалась к 2,5 мкг/л, а для личинок комаров - 15 мкг/л; по ртути эти величшш составляли I п 10 мкг/л. Полученные дачные отразают различную чувствительность личинок комаров и амфибий к соединениям селена и рту га. при этом кавдая доза вещества действует своеобразно, особенно в области низких концентраций как и у микроорганизмов (Логунова, 1966).

4. вывода .

1. Впервые представлены бкогеохимические параметры пойкило-термных кивотных Кыргызстана и дан анализ особенностей накопления селена и ртути - амфибиями и рептилиями о учетом пищевых цепей и природно-техногенных факторов.

2. Для большинства обследованных районов Кчргызстана установлены оптимальные уровни и параметры миграции селена в почвенного тигельном комплексе (Кб в 0,74 ± 0,14) и гшзкие концентрации ' ртути в среде и организмах.

3. Аномальные уровни содераания селена в биогеохимических Пищевых депях средне-чуйских торфяников при высокой степени его аккумуляции растениями и представителями- гёрпетофауны дают основание выделить исследуемую территории как интерзональную аккумулятивную биогеохимическую селеновую провинцию вторичного происхождения, ' -

4. Как на фоновых, так и аномалы-шх по селену участках природного генезиса порядок концентрирования селена и ртути амфибиями и рептилиями сохраняется, изменяясь под влиянием техногенных факторов, с максимальным■массопереносом селена озерной лягушкой (301-7400 мкг/га) и ртути - разноцветной ящуркой (14-1060 мкг/га).

5. В экстремальных геохимических условиях не выявлено'ыакро-морфологических изменений, численности и особенностей распространения амфибий и рептилий. Степень кумуляции селена и ртути возрастает в целом организме и органах шеботных о преобладанием в , печени и почках при повышении уровня: химжчоскнх влшантев в орздэ и коррелирует в ртутно-сурьмяных бдогеохтшческиг провинциях Кыргызстана (»в *0,89).

6. В Ишо-Ферганском ртутном субрегионе биосфера установлено различное соотношение метилированной и общей ртути в организма

аьфибиЗ и рептилий, нарастающее с возрастом и обусловленное типом их питания. йгакночные стадии развития амфибий отличаются наименьшим накоплением метилртути по сравнению со взрослыми животными.

7. Высокая степень накопления ртути и селена в организме пойкилотермных еивотных,. обитающих в пряродао-техногенной' биогео-хпмаческой ртутно-сурьмяной пронивдияХайдаркен, сопровождается ■ резкш увеличением.!,!? и снижением активности ГО в печена амфибий, активированием гамопоэза с увеличением числа эритроцитов и. уровня' Нв по сравнению с аналогичными параметрами иивотных контрольных территорий.

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Селен в ртутно-сурьмяном субрегионе биосферы// Тез.докл. юбил.научн.конщ., Бишкек, январь 1993 . Часть I:' Зоотехния, биология животных и ветеринария .С .109, (в соавторстве с В.В. Ермаковым я А.Ц.Цурсазшевш).

2.Влзшше ртутя и ее соединений! на организмы// Там яе. С.177 (в соавторстве с А.М.Мурсалиевым и В.З.Зрмаковш).

3. Геохимическая экология организмов з условиях аго-залодного Иссык-Куля// Там яе. С.178 (в'соавторстве с В.В.Ермаковым и А.Ы.Ыурсалневнм).

4. Содержание ртути в растениях, почвах и наземных организмах Вяно-Зерганского субрегиона биосфера// Известил АН Кыргызстана. Серия химико-технологическая и биологическая. 1393.

(в соавторстве с Зрмаковнм В.В. и 2<1урсаяяелш АЛ.).

5. Есо1о(;о-Ыс(звооЬсл1са1 зсв<;1оп1аз оС Еипа1о// ТЬо Ргосое-

Й1п.(;з \'01иаа "Тггсо 1п вал г.э& г>.п1с-11я-ТГ:'«Л-0* .Егоа^сп.

1993. Р.423-429.

(а соавторстве с З.З.Зрмааовнм п д.П.Дегтяревга). •