Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Содержание тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы по природно-климатическим зонам Республики Саха (Якутия)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Содержание тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы по природно-климатическим зонам Республики Саха (Якутия)"

На правах рукописи

МАРТЫНОВ АНДРЕЙ АНДРЕЕВИЧ

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МЯСЕ ЖЕРЕБЯТЯКУТСКОЙ ПОРОДЫ ПО ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИМ ЗОНАМ РЕСПУБЛИКИ САХА(ЯКУТИЯ)

03.00.16-Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск 2005

Работа выполнена в Якутской республиканской ветеринарно-испытательной лаборатории и ГНУ Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Сибирского отделения Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор ветеринарных наук, профессор,

Смирнов Павел Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Незавитин Анатолий Григорьевич

доктор ветеринарных наук, профессор Чекишев Валерий Михайлович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО "Уральская

государственная сельскохозяйственная академия" (г. Екатеринбург)

Защита состоится " " марта 2005 г. в ¿0 часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.03 в ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» (630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "-/У "февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.Н. Кочнев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСГИКАРАБОТЫ

Актуальность работы. Производство экологически безопасной продукции животноводства становится особенно актуальным в связи с непрерывным техногенным воздействием человека на экосистемы и увеличением естественного круговорота химических элементов в природных комплексах, что значительно увеличило поступление тяжелых металлов в окружающую среду и по пищевым цепочкам в организм человека.

Ряд публикаций последних лет посвящен изучению различных аспектов связанных с поступлением экотоксикантов в биологические объекты окружающей среды и пищевые продукты животного происхождения (Боярченко Е.К., 1983; Hecht. Н., 1984; Кабата-Пендиас А,Пендиас Х., 1989; KraczkowskiH., 1993; Таланов ГА, 1994;НезавитинАГ, 1995;Сагитов Е.С, 1995; Маляров М.А., 1996;Тютиков С.В., 1997; Смирнов П.Н., Павлова А.И., 1997; Таирова А.Р., 1999; Незавитин А.Г., В.Л. Петухов, Власенко А.Н., 2000; Фомичев Ю.П., 2000; Донник И.М.,2000; Габышева Ж.А., 2001; Кальсина О.И., 2001; Колесников В.А, 2003; Кашин А.С., 2003; Пастернак А.А., 2003; Бокова Т.И., 2003 идр.). Проведенные ими исследования показали, что содержание тяжелых металлов в продукции животноводства значительно превышает предельно допустимые концентрации и зависит от степени экологической напряженности и факторов нарушения природных комплексов, где эта продукция производится.

Особое значение такие исследования имеют в Якутии, где северные ландшафты обладают малой устойчивостью, т.е. процессы самовосстановления и самоочищения в них происходят медленно. В водных и наземных экосистемах снижены скорости биотических и химических преобразований, что приводит к значительному накоплению химических компонентов, в том числе тяжелых металлов. Особенностью северной экосистемы является то, что поступающие в окружающую среду токсиканты, в том числе тяжелые металлы, в силу преобладающих низких температур, в несколько раз медленнее, чем в средней полосе страны, подвергаются химическому и ферментативному расщеплению, что обуславливает их быстрое накопление в экологической цепи. Тем самым тяжелые металлы и радионуклиды по экологической цепи "почва - вода—растение—животное — человек", имея способность накопления в биотических объектах, могут поступить в организм животного и человека.

Экологическая безопасность продукции животного происхождения, которое преобладает в рационе человека проживающего на Севере, является одним из главных факторов сохранения здоровья населения. В производстве конины в республике мясо жеребят занимает до 60-70%.

В связи с техногенным загрязнением окружающей среды отдельных территорий Якутии вызвана необходимость исследования мяса жеребят

молочного периода в возрасте до 6-ти месяцев по природно-климатическим зонам республики на содержание тяжелых металлов.

Мясо якутской лошади считалось экологически чистой, однако имеются данные загрязнения конины из территорий пригорода г. Якутска тяжелыми металлами (Кальсина О.И., 2001). Это обстоятельство послужило основанием выполнения исследований по изучению содержания экотоксикантов в мясе жеребят якутской породы по природно-климатическим зонам Якутии

Целью исследований являлась определение содержания тяжелых металлов: свинца (РЬ) , кадмия (Cd), цинка ^п) , меди (Си) и марганца (Мп) в мясе жеребят в возрасте до 6-ти месяцев в зависимости от природно-климатических условий зон разведения лошадей якутской породы.

В соответствии с поставленной целью были сформированы следующие задачи:

1. Определить содержание тяжелых металлов в поверхностных водах зон разведения лошадей якутской породы;

2. Изучить микроэлементный состав кормовых трав пастбищ исследуемых зон;

3. Определить содержание тяжелых металлов в молоке кормящих кобыл якутской породы;

4. Выявить содержание тяжелых металлов в мясе жеребят молочного периода в зависимости от зон разведения якутской лошади;

5. Определить поступление тяжелых металлов в период пастбищного сезона в организм кобыл и жеребят.

6. Разработать модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы.

Научная новизна. Впервые на территорииЯкутии проведены комплексные исследования на содержание тяжелых металлов в трофической цепи "поверхностные воды — кормовые травы пастбищ — молоко кобыл — мясо жеребят якутской породы".

Установлена закономерность накопления тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребят якутской породы в зависимости от природно-климатических условий разведения животных.

Обоснована экологическая оценка мяса жеребят колымского, янского, укрупненного, мегежекского и коренного типов якутской породы, разводимых по разным природно-климатическим зонам Республики Саха (Якутия).

Практическая значимость работы. Результаты исследований по определению концентрации тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мяса жеребят молочного периода якутской породы используются практической ветеринарной и санитарно-эпидемиологической службами Республики Саха (Якутия) в качестве фоновых показателей природно-климатических зон Якутии.

Показатели концентрации тяжелых металлов в мясе жеребят рекомендованы к использованию в качестве нормативных при ветеринарно-санитарной экспертизе конины и жеребятины, а также при установлении вероятного территориального происхождения.

Результаты исследования могут служить одним из "индикаторов" для проведения мониторинга миграции тяжелых металлов по экологической цепи "вода - растение - животное".

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на Всероссийской конференции "Безопасность XXI века" (Санкт-Петербург, 1998), Республиканской научно-практической конференции молодых исследователей "Интеллектуальный потенциал молодежи - селу XXI века" (Якутск, 2001), 5-ой Международной конференции молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы современной науки" (Самара, 2004), Международной конференции молодых ученых "Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых", посвященной 35-летию СО РАСХН (Новосибирск, 2004).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 149 страницах, содержит 32 таблицы и 64 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических предложений и приложения. Библиографический список включает 173 источника, в том числе 33 иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Природно-климатические факторы зон Якутии оказывают существенное влияние на содержание тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребят молочного периода якутской породы.

2. Обоснована экологическая оценка мяса жеребят молочного периода колымского, янского, укрупненного, мегежекского и коренного типов якутской породы, разводимых по разным природно-климатическим зонам Якутии.

3. Содержание тяжелых металлов в мясе жеребят молочного периода могут служить "индикатором" для проведения мониторинга миграции тяжелых металлов по экологической цепи "вода - растение - животное".

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХИССЛЕДОВАНИЙ

1. Материалы и методы исследования

В основу нашей работы положен материал собственных исследований, проведенных в аккредитованной Якутской республиканской ветеринарно-испытательной лаборатории и Якутском научно-исследовательском институте

сельского хозяйства СО РАСХН в 2000-2004 годах в рамках программы НИР по теме "Разработать безотходные ресурсосберегающие экологически чистые технологии переработки и хранения продуктов питания в Республике Саха (Якутия) на 2001-2005гг" (гос. регистрация № 429).

В характеристике природно-климатических условий исследуемых зон и зоотехнического описания типов якутской породы лошадей использованы публикации ряда исследователей НИУ Республики Саха (Якутия).

Предметом исследований являлись пробы поверхностных вод (64 образца), кормовых трав пастбищ (60 образцов), молоко кобыл якутской породы (50 образцов) и мясо жеребят якутской породы в возрасте до 6-ти месяцев, в частности - поясница с окороком (56 образцов).

Пробы воды и кормовых трав пастбищ были отобраны с зон разведения пяти типов лошадей якутской породы: колымской (Среднеколымский район), янской (Эвено-Бытантайский район), мегежекской (Нюрбинский район), коренной (Горный район) и укрупненной (Усть-Алданский район).

Отбор проб поверхностных вод проводили согласно ГОСТ 244-81, кормовых трав пастбищ - ГОСТ 27262-87 и молока кобыл - ГОСТ 26809-86.

Отбор проб мяса проводили в соответствии с ГОСТ 9959-91, 7269-79 "Мясо. Методы отбора образцов, органолептические методы определения свежести мяса", а также "Правила ветеринарного осмотра убойных животных и ветеринарно-санитарная экспертиза мяса и мясных продуктов" (1998).

При исследовании мы руководствовались требованиям санитарно-гигиенических норм для продовольственного сырья и пищевых продуктов, установленным Министерством здравоохранения Россиской Федерации (медико-биологические, 1999), а уровень содержания тяжелых металлов должен контролироваться согласно санитарным правилам (предельно допустимые концентрации, 1986).

Мы определяли содержание таких тяжелых металлов, как Pb, Cd, Zn, Cu, Mn- в воде (МИ 1936.01-2000), кормовых травах пастбищ в сухой массе (ГОСТ 30692-2000), молоке (ГОСТ 30178-96) и мышечной ткани жеребят якутской породы молочного периода в возрасте до 6-ти месяцев (ГОСТ 30178-96). Для этого использовали метод атомно-абсорционной спектрофотометрии (АСС) на анализаторе "Спектр-5". Подготовку проб к анализу с получением растворов-концентратов в форме, оптимальной для ААС, проводили в автоклаве конструкции НПФ "Анкон-АТ" (МИ 2221-92).

Для обработки данных проведенного исследования использовали статистический пакет Statistica for Windows 6,0.

Схема исследований по теме диссертационной работы представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема исследований по теме диссертационной работы

2. Результаты исследований 2.1. Природно-климатическая характеристика исследуемых зон Развитие табунного коневодства нельзя рассматривать в отрыве от природно-климатических условий Республики Саха (Якутия)

КлиматЯкутии резко континентальный. Абсолютный минимум температур составляет -60-68°С, повышаясь с запада на восток, а максимальная температура летом достигает +35-38°С. Нет другого места на планете, где амплитуда колебаний температуры достигала бы 106°С. Именно здесь находится "полюс холода" - г. Верхоянск (в 1968 г. здесь была зафиксирована температура -71,0°С) Количество безморозных дней в Якутии колеблется в пределах 60-100 дней. Средняя температура самого холодного месяца (январь) в некоторых местах достигает -50°С, а самого теплого (июль) составляет +14-18°С (ГавриловаМ.К., 1973)

Территория республики делится на 5 климатических зон, резко отличающихся друг от друга по температурному режиму, количеству осадков,

почвенному и растительному покрову: приморско-тундровая и лесотундровая зона; индигиро-колымская озерная низменность; горно-складчатая зона Северо-Востока; Южно-Алданская горная зона и зона Центральной Якутии, которая в свою очередь подразделяется на 4 подзоны: приленская левобережная группа центральных районов; Лено-алданское междуречье; районы долины реки Вилюй, юго-западные приленские районы (Гаврилова М.К., 1973). При этом вся территория республики лежит в зоне многолетних мерзлотных пород, где деятельный слой почвогрунтов оттаивает летом лишь на 20-30 см на севере и на 150-200 см - в южных и центральных улусах.

Изучаемые территории располагаются во всех вышеперечисленных климатических зонах.

Проведенными исследованиями установлено, что из многочисленных климатических факторов наибольшее значение для разведения якутских лошадей имеют температура, осадки и ветер, определяющие условия произрастания пастбищной растительности, пастьбы и тебеневки.

Наиболее благоприятные зоны для разведения якутской лошади характеризуются следующими климатическими показателями: количество безморозных дней - не менее 90, скорость постоянных ветров, ежегодно наблюдаемых в зимний период - до 15 м/с, суммы температур выше +10°С. — не ниже 800°, годовые осадки - от 100 до 450 мм, высота снежного покрова -до 40-50 см, плотность снега -0,15 г/см.

2.2.Характеристика коневодства Якутии

Якутская лошадь - аборигенная местная порода, выведенная методом народной селекции, которая обладает особыми адаптивными признаками как способность экономно использовать энергетические ресурсы при низких температурах среды Крайнего Севера и к тебенёвке в зимние месяцы. Она используется как мясное, транспортное животное, кроме того, дает ценное молоко, из которого производят высокопитательный продукт - кумыс, прекрасную шкурково-меховую продукцию.

Однако суровый климат Якутии создает чрезвычайно тяжелые условия для разведения якутской лошади. Её размножение, питание и само существование почти целиком зависят от природно-климатических и естественных условий, так как она круглый год находится под открытым небом на подножном корму, получая лишь небольшое количество подкормки в зимний тебеневочный период. Так, в настоящее время 45-46% годовой потребности в кормах приходится на долю летних пастбищных трав, 25-35% потребности за счет тебеневочных кормов. А остальное количество должно быть восполнено за счет кормов, выделяемых в виде подкормки в тебенёвочный период (Абрамов А.Ф., 2003). Таким образом, существующая в Якутии система вольно-косячного выпаса лошадей наиболее полно отвечает

потребностям животных и почти не нарушает естественное взаимодействие с растительным покровом и северной экосистемой в целом.

Несмотря на исключительные приспособительные качества, якутская лошадь разводится не по всей территории Якутии, а в зонах Центральной Якутии, в Вилюйской группе районов и на Северо-Востоке.

С 1963 г. постановлением Верховного Совета Якутской АССР было запрещено межпородное скрещивание, активно проводившееся в З0-50-е гг. в хозяйствах республики. В настоящее время якутская лошадь разводится только в чистоте. В 1987 г. якутская лошадь была утверждена как порода.

В 1994 г. во всех категориях хозяйств Республики Саха (Якутия) содержалось 186 397 лошадей, в 1995 г. -166 997; в 1996 г.-158 513; в 1997 г. -143 839; в 1998 г. -128 566; в 1999 г. -120 890; в2000 г. -127 609; в2001 г. -129 4%; в2002 г. -132 295; в2003 г.-138 190.

Общая численность поголовья за последние 10 лет сократилась на 44 207 голов, т.е. на 23,72%. Количество маточного поголовья кобыл уменьшилось на 20%, с 94 700 до 75 670 голов.

Причина снижения поголовья лошадей заключается в том, что в районах республики большая часть поголовья (62%) содержится в личных подсобных и крестьянских хозяйствах.

В республике ежегодно на мясо забивается от 40 до 50 тыс. лошадей (Дарбасов В.Р, 1982). Средняя масса туши жеребят в возрасте 6 мес. -101-105 кг, молодняка 2,5 лет- 163-168 кг, взрослых лошадей—213-245 кг,а убойный выход, соответственно - 55,9; 49,1 и 54,5% (Андреев Н.П., Другин П.С., 1970).

Ближайшая задача отрасли продолжить исследования по совершенствованию технологии содержания и разведения лошадей с учетом биологических особенностей якутской лошади.

2 3. Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах

Из каждой зоны разведения лошадей разных типов якутской породы для исследования были взяты пробы воды. Проанализировано 64 пробы (озерная вода) из мест обитания якутской лошади (табл. 1).

Исследования показали, превышение ПДК по марганцу в Нюрбинском (на 1,01 мг/л) и Горном (на 1,13 мг/л) районах.

Выявлена сравнительно более высокая концентрация свинца в воде в Среднеколымском (0,004 мг/л), Эвено-Бытантайском (0,004 мг/л) и Горном районах (0,005 мг/л), и кадмия в Эвено-Бытантайском (0,002 мг/л)

В поверхностных водах Нюрбинского района обнаружено наиболее высокое содержание цинка - 0,18 мг/л. Содержание меди в водах исследуемых районов остается в пределах допустимых концентраций.

Максимальная, по сравнению другими территориями, концентрация марганца в воде зафиксирована в Нюрбинском (р<0,01) и Горном районах (р<0,01).

Полученные результаты исследования показали, что природно-климатический фактор районов играет существенную роль в концентрации тяжелых металлов в поверхностных водах.

Таблица 1 - Концентрация тяжелых металлов в поверхностных водах исследуемых зон, в мг/л

Районы

Элемент Средне- Эвено- Усть- Нюрбинский Горный

колымский Бытантайский Алданский (п=15) (п=12)

(п=12) (п=10) (п= 15)

М+т М+т М+т М+т М+т

РЬ 0,004+0,0025 0,004+0,0020 0,0020+0,0003 0,0028+0,0005 0,0050+0,0010

Cd 0,001+0,0006 0,002+0,0010 0,0002+0,0001 0,0004+0,0002 0,0006+0,0003

Zn 0,009+0,0069 0,030+0,0030 0,0150+0,0015 0,1800+0,1110 0,0009+0,0002

Си 0,012+0,0085 0,005+0,0010 0,0200+0,0123 0,0020+0,0008 0,0020+0,0001

Мп 0,053+0,0380 0,085+0,0040 0,0630+0,0027 1,1100+0,3950 1,2300+0,5490

Примечание: ПДК Ри-неболее0,03; Zn-5,0; Сц-1,0 Мп-0,1 мг/л. (ГОСТ 2874-82)

2.4. Содержание тяжелых металлов в кормовых травах пастбищ

Было взято 60 проб кормовых трав пастбищ, в составе которых в основном доминировали злаковые культуры, такие как пырей ползучий, ячмень короткоостистый, бескильница тонкоцветковая, полевица и мятлики.

Содержание свинца в пастбищных травах из Среднеколымского (0,120±0,039 мг/кг) и кадмия из Эвено-Бытантайского (0,068±0,014 мг/кг) районов было значительно выше, чем в других изучаемых районах. Наиболее повышенная концентрация цинка выявлена в образцах травы из Эвено-Бытантайского — 43,47±1,907 мг/кг. Сравнительно высокое содержание меди обнаружено в траве из Усть-Алданского района (р>0,01).

Наибольшая концентрация марганца в кормовых травах пастбищ, по сравнению с другими районами, имела место в Эвено-Бытантайском и Среднеколымском (табл. 2).

Анализ полученных данных дает основание считать, что содержание тяжелых металлов в растительности естественных пастбищ северных районов (Среднеколымский и Эвено-Бытантайский) выше, чем центральных районов Якутии, где относительно засушливые условия, которые замедляют подвижность элементов и степень их поступления в кормовые травы пастбищ.

Таблица 2 - Концентрация тяжелых металлов в кормовыхтравах пастбищ исследуемых зон (в мг/кг в сухой массе)

Элемент Районы

Средне-колымский (п=10) Эвено-Бытантайский (п=10) Усть-Алданский (п=15) Нюрбинский (п=15) Горный (п=10)

М±т М+т М+т М+т М+т

РЬ 0,120+0,039 0,050+0,004 0,039+0,004 0,068+0,010 0,064+0,011

еа 0,015+0,012 0,068+0,014 0,038+0,009 0,036+0,027 0,004+0,002

гп 24,46+3,756 43,47+1,907 12,59+1,706 11,94+1,331 16,83+1,604

Си 1,31 +0,089 2,30+0,209 3,88+0,432 2,81+0,524 2,620+0,192

Мп 155,89+24,699 239,95+35,183 117,65+24,642 24,70+3,490 24,46+5,469

Результаты исследований позволили установить, что химический состав сенного корма имеет свои качественные характеристики для каждой природно-климатической зоны. В свою очередь каждая природно-климатическая зона имеет свои биогеохимические показатели.

2.5. Содержание тяжелых металлов в молоке кобыл

Пробы цельного молока якутских кобыл разных типов были отобраны в хозяйствах, занимающихся доением кобыл в летний период.

Исследования показали, что средняя концентрация тяжелых металлов в молоке кобыл разных типов якутской породы отличается в зависимости от природно-климатических зон разведения.

В результате проведенного количественного анализа показатели тяжелых металлов в молоке кобыл колымского типа превышают ПДК по цинку на 4,663 мг/л, янского типа — на 12,185 мг/л, коренного типа — на 1,677 мг/л соответственно. Превышение ПДК по кадмию установлено в молоке кобыл янского типа - на 0,078 мг/л и укрупненного типа — на 0,025 мг/л (табл. 3).

По концентрации других химических элементов - РЬ, Си и Мп в исследованных пробах молока кобыл якутской породы установлено, что они не превышали допустимых концентраций согласно СанПиН 2.3.2.560-96.

Максимальная концентрация свинца - 0,082 мг/л, по сравнению с другими изученными пробами, выявлена в молоке кобыл колымского типа.

Относительно большее содержание меди - 0,848 мг/л выявлено в молоке кобыл укрупненного типа.

Марганец в больших количествах, по сравнению с другими типами, обнаружен у кобыл янского типа — 2,270 мг/л.

По результатам проведенных исследований, мы пришли к выводу о том, что концентрация тяжелых металлов в молоке кобыл зависят от природно-климатических и экологических особенностей сельскохозяйственных биогеоценозов.

Исследования показали, что молоко кобыл мегежекского типа якутской лошади является наиболее экологически безопасной для употребления.

Таблица 3 - Концентрация тяжелых металлов в молоке кобыл якутской породы, в мг/л

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский (и=10) янский (11=10) укрупненный (и=10) мегежекский (и=10) коренной (и=10)

РЬ 0,082+0,008 0,037+0,006 0,026+0,002 0,033+0,001 0,048+0,005

Сё 0,025+0,002 0,108+0,004 0,055+0,008 0,037+0,006 0,008+0,001

ги 9,663+0,0100 17,185+0,120 4,785+0,200 3,474+0,320 6,677+0,130

Си 0,300+0,009 0,520+0,008 0,848+0,020 0,411+0,060 0,593+0,053

Ми 1,474+0,020 2,270+0,018 1,069+0,022 0,748+0,150 0,258+0,150

Примечание: ПДК РЬ - не более 0,1; Сё - 0,03; /и - 0,5; Си -1,0 мг/л.

2.6. Содержание тяжелых металлов в мясе жеребят

В результате проведенного количественного анализа установлено, что в мясе жеребят колымского типа показатели ПДК по кадмию превышали на 0,25 мг/кг и на 0,09 мг/кг — мегежекского типа. Содержание свинца и кадмия в мышечной ткани жеребят коренного типа якутской породы было выше ПДК на 1,08 и 0,06 мг/кг-соответственно (табл. 4).

Концентрации /и, Си и Ми в исследованных пробах мяса не превышали ПДК (СанПиН 2.3.2.560-96.).

Выявлена наиболее высокая концентрация цинка -14,13 мг/кг, по сравнению с другими исследованными пробами в мясе жеребят коренного типа. Наиболее повышенное содержание меди, по сравнению с другими типами, в мясе жеребят колымского типа-1,362 мг/кг. Несколько повышенное содержание марганца -1,58 мг/кг установлено в мясе жеребят мегежекского типа якутской породы, чем у других животных.

Таблица 4 - Концентрация тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы, в мг/кг

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский (и=12) янский (и=12) укрупненный (и=10) мегежекский (и=12) коренной (и=10)

М+т М+т М+т М+т М+т

РЬ 0,342+0,0173 0,090+0,019 0,060+0,008 0,063+0,005 1,58+0,140

Сё 0,309+0,0175 0,018+0,006 0,010+0,004 0,148+0,036 0,056+0,017

ги 10,49+ 1,725 12,685+1,242 11,33+1,817 13,93+1,609 14,13+1,979

Си 1,362+0,217 0,830+0,047 0,80+0,054 1,60+0,259 1,11+0,070

Ми 0,99+0,191 0,98+0,076 1,28+0,129 1,58+0,140 1,43+0,0111

Примечание: ПДК РЬ - не более 0,5; Сё - 0,05; /и - 10,0-70,0; Си - 0,5-5,0 и Ми-0,1-2,5 мг/кг. (СанПиН 2.3.2.560-96)

По результатам изучения концентрации тяжелых металлов в мышечной ткани жеребят якутской породы мы пришли к заключению о том, что фоновые показатели наличия токсикоэлементов в мясе зависят от природно-климатических условий зон разведения животных.

Исследования показали, что мясо молодняка янского иукрупненного типов якутской породы является наиболее экологически ценным.

2.7. Поступление тяжелыхметаллов в организм кобыл 2.7.1. Поступление тяжелых металлов в организм кобыл с потребленной поверхностной водой

Поверхностные воды отражают внешние закономерности миграции и концентрации микроэлементов в биологических объектах окружающей среды и биохимическую ситуацию агробиогеоценозов и являются основными источниками потребления сельскохозяйственных животных.

На основании установленных нами концентраций содержания тяжелыхметаллов в поверхностных водах из зон разведения якутских лошадей мы решили рассчитать поступление тяжелых металлов в организм кобыл с потребленной водой за 6 месяцев.

По данным лаборатории селекции и разведения лошадей ЯкутНИИСХ СО РАСХН норма потребления воды кормящими кобылами составляет 45 литров.

При расчете поступления тяжелых металлов в организм кобыл с потребленной водой норму принятого суточного объема воды умножали на 180 дней (6 месяцев), а полученные данные умножали на концентрацию элементов в 1 л поверхностной воды.

Наши исследования показали, что сравнительно высокое поступление в организм якутских кобыл с потребленной водой обнаружено кадмия - 0,0162 г у янского типа, цинка - 1,4580 г у мегежекского типа и меди - 0,1620 г у укрупненного типа. Сравнительно высокое поступление в организм свинца - 0,0405 г и марганца - 9,9630 г с потребленной водой обнаружено у кобыл коренного типа (табл. 5).

Таблица 5 - Поступление тяжелых металлов в организм кобыл якутской породы с потребленной поверхностной водой за 6 месяцев, в граммах

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ 0.0324 0,0324 0,0162 0,0226 0,0405

Cd 0,0081 0,0162 0,0016 0,0032 0,0048

Zn 0,0729 0.2430 0,1215 1,4580 0,0072

Си 0,0972 0,0405 0,1620 0,0162 0,0162

Мп 0,4293 0,6885 0,5103 8,9910 9,9630

2.7.2. Поступление тяжелых металлов в организм кобыл с потребленными кормовыми травами пастбищ

Якутская лошадь 70-80% своей потребности в кормах восполняет за счет пастбищных и тебеневочных растений (Абрамов А.Ф., 1984).

На состав мяса оказывают влияние условия обитания, состав и свойства потребляемых животными кормов (Бекжанов Э.А., 1996).

Учитывая вышесказанное, нами проведены исследования по определению количества тяжелых металлов поступивших в организм якутских кобыл с потребленными кормовыми травами за 6 месяцев.

По данным А.Ф. Абрамова (1991) укрупненный, колымский, янский и коренной типы якутской породы лошадей потребляют за 1 сутки в среднем 20 кг сухой массы пастбищной травы, а мегежекский тип - 21,6 кг.

При расчете поступления тяжелых металлов в организм кобыл с потребленными кормовыми травами норму принятого суточного объема пастбищных растений умножали на 180 дней (6 месяцев), а полученные данные умножали на концентрацию элементов в 1 кг травы.

Таблица 6 - Поступление тяжелых металлов в организм кобыл якутской породы с потребленными кормовыми травами пастбищ за 6 месяцев, в граммах

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ 0,4320 0,1800 0,1404 0,2643 0,2304

еа 0,0540 0,2448 0,1368 0,1399 0,0144

гп 88,0560 156,4920 45,3240 46,4227 60,5880

Си 4,7160 8,2800 13,9680 10,9252 9,4320

Мп 561,2040 863,8200 423,5400 96,0336 88,0560

Наши исследования показали, что в организм якутских кобыл в наиболее больших количествах поступают свинец - 0,4320 г у колымского типа и медь— 13,9680 г у укрупненного типа. Сравнительно высокое поступление кадмия -0,2448 г, пинка -156,4920 г, и марганца - 863,8200 г с потребленными кормовыми травами обнаружено у кобыл янского типа. У представителей мегежекского и коренного типов якутской лошади не наблюдается превышение поступления тяжелых металлов в организм по сравнению с другими типами (табл. 6).

2.7.3. Общее поступление тяжелых металлов в организм кобыл

Результаты изучения поступления тяжелых металлов в организм якутских кобыл с потребленными поверхностной водой и кормовыми травами показали, что сравнительно высокое поступление обнаружено свинца - 0,4644 г у колымского типа, кадмия—0,2610 г, цинка-1563735 гимарганца- 864,5085 г у янского типа, меди-14,1300 г. у укрупненного типа (табл. 7).

У кобыл мегежекского и коренного типов не обнаружено превышение поступления тяжелых металлов в организм по сравнению с другими типами.

Таблица 7 - Общее поступление тяжелых металлов в организм кобыл потребленными кормовыми травами пастбищ и поверхностной водой за 6 месяцев, в граммах

Поступление элементов Типы якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ всего, 0,4644 0,2124 0,1566 0,2869 0,2709

в т.ч. с водой 0,0324 0,0324 0,0162 0,0226 0,0405

с травой 0,4320 0,1800 0,1404 0,2643 0,2304

Са всего, 0,0621 0,2610 0,1384 0,1431 0,0192

в т.ч. с водой 0,0081 0,0162 0,0016 0,0032 0,0048

с травой 0,0540 0,2448 0,1368 0,1399 0,0144

гп всего, 88,1289 156,735 45,4455 47,8807 60,5952

в т.ч. с водой 0,0729 0,2430 0,1215 1,4580 0,0072

с травой 88,0560 156,4920 45,3240 46,4227 60,5880

Си всего, 4,8132 8,3205 14,1300 10,9414 9,4482

В Т.Ч. С ВОДОЙ 0,0972 0,0405 0,1620 0,0162 0,0162

с травой 4,7160 8,2800 13,9680 10,9252 9,4320

Мп всего, 561,6333 864,5085 424,0503 105,0246 98,0190

с водой 0,4293 0,6885 0,5103 8,9910 9,9630

с травой 561,2040 863,8200 423,5400 96,0336 88,0560

2.8. Поступление тяжелых металлов в организм жеребят 2.8.1. Поступление тяжелых металлов в организм жеребят с потребленной поверхностной водой

На основании установленных нами концентраций содержания тяжелых металлов в поверхностных водах из зон разведения жеребят якутской породы мы решили рассчитать поступление тяжелых металлов в организм жеребят с потребленной водой за 6 месяцев.

По данным лаборатории селекции и разведения лошадей ЯкутНИИСХ СО РАСХН норма потребления воды жеребятами якутской породы в возрасте до 6-ти месяцев составляет 15 литров.

При расчете поступления тяжелых металлов в организм жеребят с потребленной водой норму принятого суточного объема воды умножали на 180 дней (6 месяцев), а полученные данные умножали на концентрацию элементов в 1 л поверхностной воды.

Таблица 8 - Поступление тяжелых металлов в организм жеребят якутской породы с потребленной поверхностной водой

за 6 месяцев, в граммах

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ 0,0108 0,0108 0,0054 0,0075 0,0135

еа 0,0027 0,0054 0,0005 0,0010 0,0016

2п 0,0243 0,0810 0,0400 0,4860 0,0024

Си 0,0324 0,0135 0,0540 0,0054 0,0054

Мп 0,1431 0,2295 0,1701 2,9970 3,3210

Наши исследования показали, что сравнительно высокое поступление в организм жеребят якутской породы с потребленной поверхностной водой обнаружено свинца - 0,0135 г и марганца - 3,3210 у коренного типа (табл. 8).

Сравнительно высокое поступление в организм кадмия — 0,0405 с потребленной водой обнаружено у жеребят янского типа.

Цинк в больших количествах по сравнению с другими типами поступает в организм жеребят мегежекского типа - 0,4860 г.

Максимальное поступление меди — 0,0540 г, по сравнению с другими типами поступает в организм жеребят укрупненного типа

2.8.2. Поступление тяжелых металлов в организм жеребят с потребленными кормовыми травами пастбищ

По данным А.Ф. Абрамова (1991) жеребята укрупненного, колымского, янского и коренного типов якутской породы за 6 месяцев молочного периода потребляют 19 ц пастбищной травы, а мегежекского типа - 20 ц.

При расчете поступления тяжелых металлов в организм жеребят с потребленными кормовыми травами общий объем принятого за 6 месяцев пастбищных растений умножали на концентрацию элементов в 1 кг травы.

Таблица 9 - Поступление тяжелых металлов в организм жеребят якутской породы с потребленными кормовыми травами пастбищ за 6 месяцев, в граммах

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ 0,0022 0,0009 0,0007 0,0013 0,0012

Cd 0,0002 0,0012 0,0007 0,0007 0,00007

Zn 0,4647 0,8259 0,2392 0,2388 0,3117

Си 0,0248 0,0437 0,0730 0,0562 0,0497

Mn 2,9619 4,5590 2,2353 0,4940 0,4647

Наши исследования показали, что в организм жеребят якутской породы в наиболее больших количествах поступают свинец - 0,0022 г у колымского типа и медь - 0,0730 г у укрупненного типа (рис. 9).

Сравнительно высокое поступление кадмия - 0,0012 г, цинка - 0,8259 г и марганца - 4,5590 г с потребленными кормовыми травами обнаружено у жеребят янского типа.

У жеребят мегежекского и коренного типов якутской породы не наблюдается превышение поступления тяжелых металлов в организм по сравнению с другими типами.

2.8.3. Поступление тяжелых металлов в организм жеребят с молоком матери

По данным АИ. Павловой (2004) за 6 месяцев молочного периода жеребята мегежекского типа якутской породы потребляет 2393 л молока матери, укрупненного типа -1666 л, коренного типа -1592 л, янского и колымского -1600 л соответственно.

При расчете поступления с потребленным молоком матери тяжелых металлов в организм жеребят норму принятого общего объема молока за 6 месяцев молочного периода умножали на концентрацию токсикоэлементов в 1 л молока.

Таблица 10 - Поступление тяжелых металлов в организм жеребят якутской породы с потребленным молоком матери за 6 месяцев, в граммах

Элемент ТИПЫ якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ 0,131 0,059 0,043 0,078 0,0764

Сё 0,040 0,172 0,0916 0,088 0,127

ги 15,460 27,496 7,971 8,313 10,629

Си 0,480 0,832 1,412 0,983 0,944

Мп 2,358 3,632 1,780 1,789 0,410

Наши исследования показали, что сравнительно высокое поступление в организм жеребят якутской породы с потребленным молоком матери обнаружено свинца - 0,131 г у колымского типа, меди - 0,983 г у мегежекского типа (рис. 10).

Наиболее высокое поступление в организм кадмия - о,172 г, цинка - 27,496 г и марганца - 3,632 г с потребленным молоком матери выявлено у жеребят янского типа.

2.8.4. Общее поступление тяжелых металлов в организм жеребят за молочный период

Результаты изучения поступления тяжелых металлов в организм жеребят якутской породы с потребленными поверхностной водой, кормовыми травами и молоком матери показали, что сравнительно высокое поступление обнаружено свинца - 0,1440 г у колымского типа и меди — 1,539 г у укрупненного типа.

Наиболее высокое поступление в организм жеребят по сравнению с другими типами кадмия - 0,1786 г, цинка - 28,4029 г и марганца - 8,4205 г выявлено у животных янского типа (рис. 11).

У жеребят мегежекского и коренного типов не обнаружено превышение поступления тяжелых металлов в организм по сравнению с другими исследованными типами.

Таблица 11 - Общее поступление тяжелых металлов в организм жеребят якутской породы с потребленными молоком матери, кормовыми травами пастбищ и поверхностной водой за 6 месяцев, в граммах

Поступление элементов Типы якутской породы лошадей

колымский янский укрупненный мегежекский коренной

РЬ всего, 0,1440 0,0707 0,0491 0,0868 0,0911

в т.ч. с водой 0,0108 0,0108 0,0054 0,0075 0,0135

с травой 0,0022 0,0009 0,0007 0,0013 0,0012

с молоком 0,131 0,059 0,043 0,078 0,0764

Ой всего, 0,0429 0,1786 0,0928 0,0897 0,1286

в т.ч. с водой 0,0027 0,0054 0,0005 0,0010 0,0016

с травой 0,0002 0,0012 0,0007 0,0007 0,00007

с молоком 0,040 0,172 0,0916 0,088 0,127

Zn всего, 15,949 28,4029 8,2502 9,0378 10,9431

в т.ч. с водой 0,0243 0,0810 0,0400 0,4860 0,0024

с травой 0,4647 0,8259 0,2392 0,2388 0,3117

с молоком 15,460 27,4% 7,971 8,313 10,629

Си всего, 0,5372 0,8892 1,539 1,0446 0,9991

В Т.Ч. С ВОДОЙ 0,0324 0,0135 0,0540 0,0054 0,0054

с травой 0,0248 0,0437 0,0730 0,0562 0,0497

с молоком 0,480 0,832 1,412 0,983 0,944

Мп всего, 5,463 8,4205 4,1854 5,28 4,1957

в т.ч. с водой 0,1431 0,2295 0,1701 2,9970 3,3210

с травой 2,9619 4,5590 2,2353 0,4940 0,4647

с молоком 2,358 3,632 1,780 1,789 0,410

2.9. Корреляционная зависимость накопления тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в их организме и молоке кобыл

Для изучения степени влияния содержания тяжелых металлов в молоке кобыл и организме жеребят молочного периода на накопление токсикоэлементов в их мясе был проведен корреляционный анализ между поступлением тяжелых металлов в организм жеребят и их концентрацией в мясе молодняка до 6-ти месяцев, а также между содержанием тяжелых металлов в молоке кобыл и их концентрацией в мясе жеребят.

По полученным данным, значение коэффициента корреляции поступления тяжелых металлов в организм жеребят от накопления токсикоэлементов в мясе жеребят и значение коэффициента корреляции накопления тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл близко +1 (табл. 12). Это показывает на высокую степень связи между вышеназванными показателями

Таблица 12 - Корреляционная зависимость накопления тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в их организме и молоке кобыл

По данным зарубежных авторов (Hecht H., 1984; Renon P., Soncini G., Canoni G., 1980; Rossier E., 1988; Puls R, 1991) концентрация тяжелых металлов в объектах окружающей среды — в воде и кормах влияет на уровень накопления токсикоэлементов в организме животных, особенно лошадей. По их мнению, исследуя содержания тяжелых металлов в организме лошадей, особенно в печени, почках можно выявить географические зоны накопления токсических веществ. Поэтому лошадь используют как индикатора накопления тяжелых металлов в окружающей среде. Этот вывод непосредственно относиться к якутской лошади, которая круглый год находится на пастбищном содержании, и 70-80% рациона составляют пастбищные и тебеневочные корма.

Полученная нами положительная корреляционная зависимость между накоплением тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл и организме жеребят позволяет нам использовать мясо молодняка до 6-ти месяцев якутской лошади как "индикатора" накопления тяжелых металлов в биологических объектах окружающей среды для последующей экологической оценки сельскохозяйственных биогеоценозов.

2.10. Модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы

Табунное коневодство Якутии, как один из традиционных отраслей хозяйствования, дает разнообразную продукцию: жеребятину, конину и субпродукты (занимает 70% от общего объема потребляемой мясной продукции), ценное молоко, из которого производят высокопитательный продукт - кумыс, эндокринно-ферментативное сырье и прекрасное сырье для мехового производства.

Мясо якутской лошади (традиционно жители республики употребляют жеребятину) наиболее полезно для употребления в свежемороженом, полувареном виде, нежели в виде колбас и различных копченостей из конины.

Приготовляемый из кобыльего молока кумыс является не только любимым национальным напитком, но и высокопитательным диетическим и целебным

средством, получившим мировую известность. В связи с этим в условиях Якутии производство кумыса предусматривается расширить как производство диетического продукта, способствующего профилактике различных заболеваний, а также повышению иммунной системы организма человека в экстремальных условиях Севера.

Организация сбалансированного питания населения республики, научные исследования по поиску эффективных адаптогенов, естественных радиопротекторов и антимутагенов из местных источников, к которым относятся якутский кумыс и жеребятина, что доказано исследованиями, представляет важную составную часть программы биологической защиты населения от вредного воздействия радиоактивных и токсических соединений, в том числе и тяжелых металлов.

В связи с этим разработка комплекса мероприятий по экологическому мониторингу качества продукции коневодства Якутии является своевременной и актуальной.

Нами предлагается модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы (табл. 13).

Таблица 13 - Модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы

№ Биологические объекты, Вид продукции Сроки экологического

подлежащие экологическому табунного мониторинга

мониторингу коневодства

Мониторинг окружающей среды

1. кормовые травы пастбищ - однократно в конце июня или в начале июля

2. поверхностные воды - -II-

Прижизненный мониторинг

3. молоко кобыл кумыс и молочные продукты однократно летом

Мониторинг при убое животного на мясо

мышечная ткань мясо и мясопродукты раз в год

выводы

1. Наиболее распространенными экотоксикантами, представляющими мониторинговую ценность при экологической экспертизе территорий в системе "вода - кормовые травы пастбищ—сельскохозяйственное животное" в Якутии могут быть взяты во внимание такие тяжелые металлы, как свинец, кадмий, цинк, медь и марганец.

2. Методология научного поиска, использованная нами в процессе определения концентрации тяжелых металлов мясе жеребятякутской породы разных типов, районированных в Республике Саха (Якутия) позволила подтвердить в данном случае на примере Якутии, существование зависимости показателей концентрации тяжелых металлов в мышечной ткани жеребят от природно-климатических особенностей зон их разведения.

3. Сравнительный анализ показателей концентрации тяжелых металлов в мясе 6-ти месячных жеребят, позволил выявить "экологическое" преимущество за жеребятиной янского и укрупненного типов якутской породы, разводимых по долине реки Яны и в Усть-Алданском районе.

4. Установлены положительные значения коэффициента корреляции поступления тяжелых металлов в организм жеребят от накопления токсикоэлементов в мясе жеребят и значение коэффициента корреляции накопления тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл близко +1. Это показывает на высокую степень связи между вышеназванными показателями.

5. Выявленный феномен положительной корреляционной зависимости между накоплением тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл и организме жеребят позволяет нам использовать мясо молодняка до 6-ти месяцев якутской лошади как "индикатора" накопления экотоксикантов в биологических объектах окружающей среды для последующей экологической оценки сельскохозяйственных биогеоценозов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Разработанную модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы рекомендуется использовать в практической ветеринарной и санитарно-эпидемиологической службах Республики Саха (Якутия), а также для прогноза экологической безопасности продукции табунного коневодства в Якутии.

2. Целесообразно составление кадастра данных по содержанию тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и

мясе жеребят разных типов якутской породы с целью контроля миграции токсических элементов в системе "вода - растение — животное—человек".

3. Показатели содержания тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребятразных типов якутской породы могут быть использованы контролирующими органами, как фоновые показатели, а также в программах экологического мониторинга и образовательных курсах подготовки специалистов агропромышленного комплекса.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Мартынов А.А. К вопросу об изучении биохимического состава молока коров и кобыл Якутии / А.А. Мартынов А.А., Г.Г. Дмитриев // Лаврентьевские чтения Республики Саха (Якутия). -Якутск, -1998. - С. 46-48.

2. Мартынов А.А. Геохимические исследования продуктов животноводства из различных экологических зон Республики Саха (Якутия) / А.А. Мартынов, Л.П. Корякина, П.Н. Федорова, Г.Г. Дмитриев //Безопасность XXI века: Мат-лы заоч. конф. Международной академии наук экологии и безопасностижизнедеятельности. -С-П., -1998. - С. 82-83

3. Мартынов А.А. Об экологической оценке молока в Якутии / А.А. Мартынов // Мясное и молочное скотоводство. -1999. - №1. - С. 28

4. Мартынов А.А. Об экологической оценке качества жеребятины / А.А. Мартынов // Интеллектуальный потенциал молодежи - селу XXI века: Мат-лы III респуб. науч.-практ. конф. молодых исследователей. - Якутск, - 2002. - С. 241-242.

5. Мартынов А.А. Соединения тяжелых металлов в мышечной ткани жеребят якутской лошади / А.А. Мартынов // Актуальные проблемы современной науки: Мат-лы 5-й Междунар. конф. молодых ученых и студентов. - Самара, - 2004. - С. 17-20.

6. Мартынов А.А. Соединения тяжелых металлов в поверхностных водах и сене естественных лугов Якутии / А.А. Мартынов // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: Мат-лы Междунар. конф. молодых ученых, посвященных 35-летию СО РАСХН. —Новосибирск, - 2004. -С. 183-186

7. Мартынов А.А. Жеребятина якутской лошади в питании населения — экологический контроль / А.А. Мартынов //Якутский медицинский журнал. — Якутск, - 2004. - №4(8). - С.22-24.

Подписано к печати 08.02.2005 г. Формат 60x84 1/32. Гарнитура Times. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 138

Отпечатано в ГНУ ЯНИИСХ СО РАСХН. Лицензия №19-0031 от 09.11.2001 г. г. Якутск, ул. Каландаришвили, 5 тел.: 36-40-76.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мартынов, Андрей Андреевич

03.00.16-Экология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -доктор ветеринарных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ П.Н. СМИРНОВ

ЯКУТСК

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Обзор литературы.

1. Биогеохимические провинции.

2. Понятие "тяжелые металлы", "микроэлементы" и источники их поступления в окружающую среду.

3. Содержание тяжелых металлов в разных биологических объектах.

4. Экологические факторы накопления тяжелых металлов в продукции животного происхождения.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Содержание тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы по природно-климатическим зонам Республики Саха (Якутия)"

Актуальность работы. Производство экологически безопасной продукции животноводства становится особенно актуальным в связи с непрерывным техногенным воздействием человека на экосистемы и увеличением естественного круговорота химических элементов в природных комплексах, что значительно увеличило поступление тяжелых металлов в окружающую среду и по пищевым цепочкам в организм человека.

Ряд публикаций последних лет посвящен изучению различных аспектов связанных с поступлением экотоксикантов в биологические объекты окружающей среды и пищевые продукты животного происхождения (Боярченко Е.К., 1983; Hecht. Н., 1984; Кабата-Пендиас А., Пендиас X., 1989; Kraczkowski Н., 1993; Таланов Г.А., 1994; Незавитин А.Г., 1995; Сагитов Е.С., 1995; Маляров М.А., 1996; Тютиков С.В., 1997; Смирнов П.Н., Павлова А.И., 1997; Таирова А.Р., 1999; Незавитин А.Г., В.Л. Петухов, Власенко А.Н., 2000; Фомичев Ю.П., 2000; Донник И.М., 2000; Габышева Ж.А., 2001; Кальсина О.И., 2001; Колесников В.А., 2003; Кашин А.С., 2003; Пастернак А.А., 2003; Бокова Т.И., 2003 и др.). Проведенные ими исследования показали, что содержание тяжелых металлов в продукции животноводства значительно превышает предельно допустимые концентрации и зависит от степени экологической напряженности и факторов нарушения природных комплексов, где эта продукция производится.

Особое значение такие исследования имеют в Якутии, где северные ландшафты обладают малой устойчивостью, т.е. процессы самовосстановления и самоочищения в них происходят медленно. В водных и наземных экосистемах снижены скорости биотических и химических преобразований, что приводит к значительному накоплению химических компонентов, в том числе тяжелых металлов. Особенностью северной экосистемы является то, что поступающие в окружающую среду токсиканты, в том числе тяжелые металлы, в силу преобладающих низких температур, в несколько раз медленнее, чем в средней полосе страны, подвергаются химическому и ферментативному расщеплению, что обуславливает их быстрое накопление в экологической цепи. Тем самым тяжелые металлы и радионуклиды по экологической цепи "почва -вода - растение - животное - человек", имея способность накопления в биотических объектах, могут поступить в организм животного и человека.

Экологическая безопасность продукции животного происхождения, которое преобладает в рационе человека проживающего на Севере, является одним из главных факторов сохранения здоровья населения.

В производстве конины в республике мясо жеребят занимает до 60-70%.

В связи с техногенным загрязнением окружающей среды отдельных территорий Якутии вызвана необходимость исследования мяса жеребят молочного периода в возрасте до 6-ти месяцев по природно-климатическим зонам республики на содержание тяжелых металлов.

Мясо якутской лошади считалось экологически чистой, однако имеются данные загрязнения конины из территорий пригорода г. Якутска тяжелыми металлами (Кальсина О.И., 2001). Это обстоятельство послужило основанием выполнения исследований по изучению содержания экотоксикантов в мясе жеребят якутской породы по природно-климатическим зонам Якутии

Целью исследований являлась определение содержания тяжелых металлов: свинца (РЬ), кадмия (Cd), цинка (Zn), меди (Си) и марганца (Мп) в мясе жеребят в возрасте до 6-ти месяцев в зависимости от природно-климатических условий зон разведения лошадей якутской породы.

В соответствии с поставленной целью были сформированы следующие задачи:

1. Определить содержание тяжелых металлов в поверхностных водах зон разведения лошадей якутской породы;

2. Изучить микроэлементный состав кормовых трав пастбищ исследуемых зон;

3. Определить содержание тяжелых металлов в молоке кормящих кобыл якутской породы;

4. Выявить содержание тяжелых металлов в мясе жеребят молочного периода в зависимости от зон разведения якутской лошади;

5. Определить поступление тяжелых металлов в период пастбищного сезона в организм кобыл и жеребят.

6. Разработать модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы.

Научная новизна. Впервые на территории Якутии проведены комплексные исследования на содержание тяжелых металлов в трофической цепи "поверхностные воды - кормовые травы пастбищ - молоко кобыл - мясо жеребят якутской породы".

Установлена закономерность накопления тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребят якутской породы в зависимости от природно-климатических условий разведения животных.

Обоснована экологическая оценка мяса жеребят колымского, янского, укрупненного, мегежекского и коренного типов якутской породы, разводимых по разным природно-климатическим зонам Республики Саха (Якутия).

Практическая значимость работы. Результаты исследований по определению концентрации тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мяса жеребят молочного периода якутской породы используются практической ветеринарной и санитарно-эпидемиологической службами Республики Саха (Якутия) в качестве фоновых показателей природно-климатических зон Якутии.

Показатели концентрации тяжелых металлов в мясе жеребят рекомендованы к использованию в качестве нормативных при ветеринарно-санитарной экспертизе конины и жеребятины, а также при установлении вероятного территориального происхождения.

Результаты исследования могут служить одним из "индикаторов" для проведения мониторинга миграции тяжелых металлов по экологической цепи "вода - растение - животное".

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на Всероссийской конференции "Безопасность XXI века" (Санкт-Петербург, 1998), Республиканской научно-практической конференции молодых исследователей "Интеллектуальный потенциал молодежи - селу XXI века" (Якутск, 2001), 5-ой Международной конференции молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы современной науки" (Самара, 2004), Международной конференции молодых ученых "Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых", посвященной 35-летию СО РАСХН (Новосибирск, 2004).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 149 страницах, содержит 32 таблицы и 64 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических предложений и приложения. Библиографический список включает 173 источника, в том числе 33 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Мартынов, Андрей Андреевич

ВЫВОДЫ

1. Наиболее распространенными экотоксикантами, представляющими мониторинговую ценность при экологической экспертизе территорий в системе "вода - кормовые травы пастбищ — сельскохозяйственное животное" в Якутии могут быть взяты во внимание такие тяжелые металлы, как свинец, кадмий, цинк, медь и марганец.

2. Методология научного поиска, использованная нами в процессе определения концентрации тяжелых металлов мясе жеребят якутской породы разных типов, районированных в Республике Саха (Якутия) позволила подтвердить в данном случае на примере Якутии, существование зависимости показателей концентрации тяжелых металлов в мышечной ткани жеребят от природно-климатических особенностей зон их разведения.

3. Сравнительный анализ показателей концентрации тяжелых металлов в мясе 6-ти месячных жеребят, позволил выявить "экологическое" преимущество за жеребятиной янского и укрупненного типов якутской породы, разводимых по долине реки Яны и в Усть-Алданском районе.

4. Установлены положительные значения коэффициента корреляции поступления тяжелых металлов в организм жеребят от накопления токсикоэлементов в мясе жеребят и значение коэффициента корреляции накопления тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл близко +1. Это показывает на высокую степень связи между вышеназванными показателями.

5. Выявленный феномен положительной корреляционной зависимости между накоплением тяжелых металлов в мясе жеребят от содержания токсикоэлементов в молоке кобыл и организме жеребят позволяет нам использовать мясо молодняка до 6-ти месяцев якутской лошади как "индикатора" накопления экотоксикантов в биологических объектах окружающей среды для последующей экологической оценки сельскохозяйственных биогеоценозов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Разработанную модель экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в мясе жеребят якутской породы рекомендуется использовать в практической ветеринарной и санитарно-эпидемиологической службах Республики Саха (Якутия), а также для прогноза экологической безопасности продукции табунного коневодства в Якутии.

2. Целесообразно составление кадастра данных по содержанию тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребят разных типов якутской породы с целью контроля миграции токсических элементов в системе "вода - растение - животное -человек".

3. Показатели содержания тяжелых металлов в поверхностных водах, кормовых травах пастбищ, молоке кобыл и мясе жеребят разных типов якутской породы могут быть использованы контролирующими органами, как фоновые показатели, а также в программах экологического мониторинга и образовательных курсах подготовки специалистов агропромышленного комплекса.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мартынов, Андрей Андреевич, Якутск

1. Аббас Д.А. Токсикокинетика металлсодержащих соединений в организме овце при их комбинированном поступлении и влияние на них техногенных процессов при изготовлении мясопродуктов: Автореф. дисс. канд. вет. наук. С-П., 1992. - 22 с.

2. Абрамов А.Ф. Рекомендации по улучшению зимнего кормления лошадей в Якутии. Якутск, Кн. изд-во, 1976. - с. 40-62.

3. Абрамов А.Ф. Оценка условий тебеневки якутских лошадей. Якутск, Кн. изд-во, 1984.- 150 с.

4. Абрамов А.Ф. Макро-микроэлементы в питании маточного поголовья якутских лошадей. Якутск, Кн. изд-во, 1978. - 84 с.

5. Абрамов А.Ф. Эколого-биохимические основы производства кормов и рационального использования пастбищ в Якутии / Ред. И.Г. Буслаев. -Новосибирск, 2000. 206 с.

6. Абрамов А.Ф. Якутская лошадь (экология, размножение, питание, оптимизация воспроизводства): Автореф. дисс. д-ра биол. наук. М., 1991.-72 с.

7. Абрамов А.Ф. Качество мяса якутской лошади. Справочник. Якутск, 2003.-30 с.

8. Авцын А.П. Введение в географическую патологию. М.: Медицина, 1972.- 178 с.

9. Авцын А.П., Патология человека на Севере / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, А.Г. Марачев, А.П. Милованов II М.: Медицина, 1985. -415 с.

10. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. JL: ВО Агропромиздат., 1987. - 260 с.

11. Алексеев Н.Д. Адаптация лошадей к температурным фактором среды: Автореф. дисс. .канд. биол. наук. Дивово, 1984. - 24 с.

12. Аммосова Т.В. Производство кумыса. Якутск: Кн. изд-во, 1974. - 93 с.

13. Андреев Н.П. Мясная продуктивность якутских лошадей / Н.П. Андреев, П.С. Другин. Якутск: Кн. изд-во, 1970. - 96 с.

14. Бабенко Г.А. Микроэлементы, металлы и канцерогенез // Микроэлементы в медицине. Киев: Здоровье, 1974. - Вып. 5. С. 3-11.

15. Бабенко Г.А. Проблемы биогеохимии. Микроэлементы в медицине / Г.А. Бабенко, А.А. Клименко, Ю.М. Лабий // Микроэлементы в СССР. Рига: Зинатне, 1980-Вып. 21.-С. 75-80.

16. Бакулов И.А., Таршис М.Г. Словарь ветеринарных терминов. М., 1995. -240 с.

17. Бауман В.Л. Особенности распространения свинца в яйцах и тканях кур-несушек, получавших добавку ацетата свинца к рациону // С.-х. биология.- 1988. — №6. С. 84-87.

18. Бекжанов Э.А. Мясная продуктивность и качество мяса лошадей различных природно-климатических зон республики Алтай: Автореферат дисс. канд. с.-х. наук. Новосибирск, 1996. - 22 с.

19. Бокова Т.И. Детоксикация тяжелых металлов в системе почва растение- животное // Пища. Экология. Качество: Мат-лы III междунар. научн.-практ. конф. Красноярск, - 2003. - С. 52-55.

20. Бокова Т.И. Детоксикация свинца в организме птицы / Т.И. Бокова, К.Я. Мотовилов, О.И. Грачева, И.И. Бочкарева // Аграрная Россия. 2000. №5. -С. 39-48.

21. Боярченко Е.К. Накопление и миграция металлсодержащих соединений в биологической цепи: вода почва - растение - животное: Автореф. дисс. . канд. вет. наук. - JI., 1983. - 19 с.

22. Бугреева Н.Н. Содержание соединений свинца и кадмия в молоке и молочных продуктах и пути их снижения при производстве молокопродуктов: Автореф. дисс. канд. вет. наук. М., 1995. - 21 с.

23. Васильева Г.С. Медико-географическое районирование территории Якутской АССР / Г.С. Васильева, В.П. Алексеев // Вопросы региональной гигиены, санитарии и эпидемиологии. Якутск, 1987. -С. 19-20.

24. Веранян О.А. Влияние кадмия на организм на фоне различного питания: Автореф. дисс. канд. мед. наук. -М., 1986. -23 с.

25. Вернадский В.И. Биосфера. -М.: Мысль, 1967. 174 с.

26. Виноградов А.П. Биогеохимические провинции и эндемии // ДАН СССР, 1938. Т. 18, №4/5. - С. 140.

27. Виноградов А.П. Основные закономерности в распределении микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизни растений и животных: Изд-во. АН СССР, 1952. С. 7-12.

28. Винокуров И.Н. Северные типы лошадей якутской породы. Якутск, 2001.- 154 с.

29. Винокуров И.Н. Рост, развитие и мясная продуктивность молодняка якутской породы лошадей центрального типа // Интенсификация животноводства в Якутской АССР. Новосибирск, 1990. - С. 108-14.

30. Владимиров Г.Е. Микроэлементы и их роль / К.М. Быков, Г.Е. Владимиров, В.Е. Делов, Г.П. Конради // Физиология. М.: Мед. Изд-во, 1954.-394 с.

31. Войнар А.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. -М.: Высшая школа, 1960. 544 с.

32. Войнар А.О. Химическая топография микроэлементов в мозге человека по данным спектрального анализа / А.О. Войнар, А.К. Русаков // М.:

33. Биохимия, 1949, Т. 14, Вып. 2, 102 с.

34. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов 14 групп. Справочник / Ред. В.А. Филова. JL, 1988. - 230 с.

35. Габышев М.Ф. Якутская лошадь. — Якутск: Кн. изд-во, 1957. 239 с.

36. Габышева Ж.А. Тяжелые металлы в биологических объектах разных природно-климатических территорий Якутии: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Новосибирск, 2001. - 21 с.

37. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. — Якутск: Кн. изд-во, 1973. 120 с.

38. Глазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеивания по анализу способности природных систем к самоочищению // Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. -М.: Наука, 1981. С. 7-41.

39. Гигиенические требования к качестве пищевых продуктов и сырья. СанПиН 2.3.2.560-96. №27. М., 1997. - С. 26-27.

40. Горохов Н.И. Улучшение молочного скота в условиях Республики Саха (Якутия). Новосибирск, 2001.- 155 с.

41. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Саха (Якутия) в 1996 г. Якутск, 1997. - 238 с.

42. Григорьева У.С. Эколого-иммунологическая характеристика якутской лошади и крупного рогатого скота в долине реки Амга Республики Саха (Якутия): Автореф. дисс. канд. вет. наук. Барнаул, 2001.-21 с.

43. Гутбертсон Д.П. Микроэлементы // Progress in the Physiologie of Farm Animals / / Ред. А.П. Дмитроченко и др. Перевод с англ., 1958, Т.1, -С. 185-245.

44. Дарбасов В.Р. Организационно-экономические основы табунного коневодства в Якутии. Якутск, Кн. изд-во, 1982. - С.95.

45. Диневич JI.C. Минеральные элементы в говяжьем мясе в Молдавии // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине: Мат-лы. VI всес. совещ. JI., 1970. Т. 2. - С. 14-36.47.50.