Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Тяжелые металлы в промысловых беспозвоночных залива Петра Великого в свяхи с условиями существования

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Тяжелые металлы в промысловых беспозвоночных залива Петра Великого в свяхи с условиями существования"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ПРЕЗИДИУМ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

На правах рукописи

КОВЕКОВДОВА Лидия Тихоновна

УДК 577.41/46:577.170:594.1.593.9

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПРОМЫСЛОВЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО В СВЯЗИ С УСЛОВИЯМИ СУЩЕСТВОВАНИЯ

Специальность 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток 1993

X Л

¿7

г Я

-у ••

, ?

Работа выполнена в Тихоокеанском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства н океанографии (ТИНРО)

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Н.К. Христофорова

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор В.Л.Касьяноз Доктор биологических наук, профессор В.П.Шунтов

Ведущее учреждение - Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАЛ

Защита диссертации состоится 1993 г.

в / ¿7 часов на заседании Специализированного Совета Д 002. 0$. 03 при Президиуме ДВО РАН по адресу: 690022, Владивосток, пр-кт 100 лет Владивостоку , 159, Бнолого-почвенный институт ДВО РАН

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке ДВО РАН

Автореферат разослан "^ " с ег-сТ^^ 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

К.6.Н.

И.В.Картавцева

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В последние десятилетия идет непрерывное загрязнение морей тяжелыми металлами, обладающими токсичными свойствами. Поступление загрязняющих веществ особенно сказывается на изменении содержания элементов в прибрежных акваториях, отличающихся в то же время высокой продуктивностью. Поэтому, для экологической оценки морской среды необходимо исследование уровней содержания металлов в воде и грунтах. Изменение концентраций элементов в среде оказывает влияние на организмы. Морские беспозвоночные способны накапливать металлы в количествах, намного превышающих их содержание в воде. Поэтому возникает проблема контроля уровня содержания токсичных элементов, в том числе кадмия, ртути, цинка и меди, в промысловых моллюсках и иглокожих, используемых в пищу человеком и при изготовлении медицинских препаратов. Понимание основных закономерностей формирования микроэлементного состава организмов^ предполагает наряду с необходимостью изучения современного диапазона концентраций металлов в органах и тканях промысловых беспозвоночных, выявление причин, обусловливающих характерный набор и уровень металлов в гидробионтах. Этой актуальной проблеме и посвящена настоящая работа.

Цель и задачи работы. Цель данной работы - изучение уровней содержания ряда элементов - железа, марганца, цинка, меди, кадмия и ртути в промысловых беспозвоночных - мидии Грея, тихоокеанской мидии, приморском гребешке, гигантской устрице, морских ежах и дальневосточном трепанге, в связи с условиями существования. Для достижения данной цели необходимо было решить несколько задач:

1. Сделать химико-экологическую оценку условий существования организмов, по содержанию тяжелых металлов в воде и грунтах, используя как прямой анализ, так и косвенное определение с примене-

нием зостеры.

2. Установить диапазоны концентраций железа, цинка, марганца, меди, кадмия и ртути в органах и тканях мидии Грея, тихоокеанской мидии, приморского гребешка, гигантской устрицы, в морских ежах и дальневосточном трепанге • и сравнить их с санитарно-гигиеническими нормативами.

3. Выявить видовые особенности морских беспозвоночных относительно состава и концентраций металлов.

4. Рассмотреть формирование состава и уровней содержания микроэлементов морскими беспозвоночными в процессе эволюции.

Научная новизна. Впервые для существующих морских хозяйств I перспективных для марикультуры районов в зал. Петра Великого установлены уровни содержания железа, цинка, кадмия, марганца, меди I ртути в среде - морской воде и грунтах. Отмечены места с повышенным содержанием элементов. С помощью зостеры выделены акватории ( наибольшей долей биодоступных форм элементов в грунтах. Показано, что в районах длительного выращивания приморского гребешка происходит увеличение концентраций кадмия в донных отложениях.

Установлены диапазоны концентраций металлов в органах и тканях мидии Грея, приморского гребешка, гигантской устрицы, морских ежей и дальневосточного трепанга. Впервые определен уровень содер' жания ртути в промысловых беспозвоночных залива.

Показано изменение порядка следования элементов в рядах убыва ния концентраций для морской воды и некоторых видов: приморское гребешка, мидии Грея, гигантской устрицы, что обусловлено особен ностыо минерального обмена данных организмов.

Рассмотрен микроэдементный состав организмов в связи с эволюцией биосферы.

Таким образом, научная новизна состоит в развитии предсгавле

- ний о существующем уровне металлов в тканях и органах промысловых беспозвоночных, как сложившемся в процессе эволюции и отвечающем видовым особенностям организмов.

Практическая значимость работы. Полученные результаты представляют собой новую информацию и могут быть использованы при решении многих конкретных задач. Уровни концентраций металлов в морской воде и грунтах необходимы для экологической оценки качества среды при выборе районов размещения марикультурных хозяйств.

Проведенная санитарно-гигиеническая оценка содержания токсичных металлов в промысловых моллюсках и иглокожих зал. Петра Великого, которые используются в пишу человеком и в медицинских препаратах, показала, что уровни металлов в тихоокеанских мидиях, морских ежах и трепангах не превышают ЦДК элементов, установленных для моллюсков и ракообразных. Однако, принятые нормы для моллюсков вообще_ превышены по цинку в устрицах и кадмию в отдельных органах мидии Грея и приморского гребешка.

Результаты исследований микроэлементного состава организмов являются базой для научного обоснования ЭДК токсичных элементов в промысловых гидробионтах.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на III съезде океанологов (Ленинград, 1987), на Всесоюзных совещаниях по проблемам марикультуры С Владивосток, 1988, 1989), на 2-ом Тихоокеанском симпозиуме по морским наукам (Находка, 1988), на III Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь, 1988), на III Всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии (Санкт-Петербург, 1991), на Всесоюзной конференции по экологическим проблемам охраны живой природы (Москва, 1990), на научных семинарах ТИНРО, ДВГУ, ТИГ и ИБМ ДВО РАЕ

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-

- fl -

ния, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы включающего 212 источников, из которых 121 иностранных, и приложения. Общий объем работы 1£В страниц. Диссертация иллюстрирова 8 рисунками и 17 таблицами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В основу работы положены результаты, полученные автором п материалам, собранным в 1986-1991 гг. Объектами исследования был морская вода, грунт, морская трава зостера Zostera marina и про мысловые беспозвоночные - мидия Грея Crenomytilus grayanus, тихо океанская мидия Mytilus trossulus, гигантская устрица Crassostre gigas, приморский гребешок Mizuhopecten yessoensis, морские ем Strongylocentrotus nudus, Strongylocentrotus intermedius и даль невосточный трепанг Stichopus japonicus. Основными районами рабе были акватории марикультурных хозяйств, расположенных в Амурское Славянском заливах, заливе Посьета, входящих в зал. Петра Великс (рис. 1).

Отбор проб проводился с использованием водолазного оборудовг ния с борта судна типа БРД. Растворенные формы элементов выдел? из морской воды методом экстракции, применяя систему ДЩ-Иа-хло! форм (Еременко, 1969). Концентрирование ртути проводили 0.? раствором перманганата калия (Прокофьев, Степанченко, 1981). Гр; ты обрабатывали кислотами в соответствии с принятой мегодш (Iskander, 1974).

Пробы моллюсков и иглокожих подвергали минерализации азот» кислотой в печи "Электроника" по разработанной нами методике.

Все пробы на содержание железа, цинка, марганца, кадмия и mi ди проанализированы автором самостоятельно методом атомно-абсор ционной епектрофогометрии (в пламени) на приборе "Nippon Jarre Ash" модель АА-855. Ошибка не превышала 5 Z. Концентрацию рту

о

~ о —

определяли беспламенным атомно-абсорбционным методом на микроана лизаторе ртути "Н1гапигпа" модель Не-1, ошибка не превышала 3

Всего проанализировано свыше 100 проб морской воды, около 10 проб грунтов, 400 проб морской травы и ]200 проб органов и ткане беспозвоночных. Число элемент-определений составило 1600.

Для анализа полученных результатов применены методы одномер ной статистики. Использован пакет статистических програм '^а^гаГ'-г.

Автор приносит свою глубокую благодарность руководителю рабо ты д. б. н. , профессору Н. К. Христофоровой за искреннее внимание чуткое отношение и постоянную помощь при выполнении и написани диссертации. Автор весьма признателен В. В. Щеглову, Е. Л. Вейдеману М. В. Симоконю, Л Н. Лучшевой, Е К. Циганковой - сотрудникам Лабора тории прикладной экологии и токсикологии ТИНРО за помощь при от боре и анализе материала.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Химико-экологическая оценка районов работ Картина распределения металлов в воде обследованных акватор представлена в табл. 1. Как видно, области повышенных концентрац элементов наблюдались в районах с наибольшим антропогенным влиян ем. Так, максимальные содержания железа, цинка и кадмия отмече в бухтах Славянка, Алексеева, Западная и Новгородская. Количест ртути в водах акваторий довольно низки, но их минимальные величи вдвое превышают средние концентрации для океанических вод, ч обусловлено береговым характером акваторий.

Для марикультурных хозяйств яал. Петра ТНликого характерно повыше Ное по сравнению с водами мал. Петра Великого подержг-шие раптиорр НЫХ форм всех, КрОМн мар1'ЯПЦ?1, Я.)к'МенТОК

В табл.- У, ирндо'ганлнны концентрации метнллок и понерхноетнп

Диапазоны концентраций металлов в воде вал. Петра Великого, мкг/л

Место отбора проб Бремя отбора Ре 7.П Си Сс1 Не

Славянский 1У - 1.Х

залив: 1987

б. Славянка 10. 0- 2. 5- 0. 50- 0. 80- 0.12- 0. 05-

55. 0 11. 0 0. 95 7. 2 0. 35 0. 08

б. Миноносок 5. 0- 3. 5- 0. 50- 0. 85- 0. 04- 0. 05-

32.0 9.5 0.60 5. 2 0. 07 0. Об

б. Наездник 15.0- 2.5- 0. 40- 1.00- 0. 02- 0. 04-

38.0 7.3 1.60 6.00 0.06 0. Об

Амурский зал.: 17 - IX

о. Попова, 1987 10.0- 6.0- 0. 50- 1.75- 0. 20- 0. 05-

б. Западная 80.0 16.5 0. 70 6. 50 0. 25 0. 07

о. Попова, 5.0- 6.0- 0. 55- 1.15- 0.14- 0. 05-

б. Алексеева 55.0 10. 0 0. 65 8. 00 0. 20 0. 07

о. Рейнеке, 13.5- 1.0- 0. 60- 0. 85- 0. 05- 0. 04-

гО. 5 5.2 0. 65 6. 00 0. 06 0. 06

Р«л. Пооьета: 1У - 1Х

П. Новгород- 19ГЙ 6. 0- 5. 0- 0. 50- 1. 20- 0.2- 0. 05-

ская 70. 0 17. Г, 0. 64 5. ПО 0. оО 0.06

1 Пко«.-г'.иции Г.. 0- 4, Г,- 0. 43- 0. 90- П. 04 - 0. 04-

44. П ! 1. Г, 0. Г,о 6. 00 п. по 0. 06

п. Ми1н-н>" "К Г., 0 !.. П П. Г,0- П. 0. 04 - 0. 04 -

г г,, о !!. 0. 6.) 0 п. по 0. 06

- to -

(3-4 см) слое донных отложений района. Если в воде убывающий ряд концентраций элементов выглядит так: Fe, Zn, Си, Mri, Cd, Hg, то в донных отложениях марганец с четвертого места переходит на второе, что соответствует распределению элемента в литосфере, остальная последовательность сохраняется. Самые высокие концентрации железа и марганца найдены в бухтах Наездник, Новгородская и Экспедиции, цинка - в бухтах Западная и Новгородская, меди и ртути в бухтах Славянка и Алексеева. Значимое увеличение содержание кадмия в донных отложениях из бухт Миноносок Славянского залива, Алексеева Амурского залива, Миноносок зал. Посьета происходит нг наш взгляд в результате жизнедеятельности гребешка, плантации которого в течении нескольких лет располагались именно в этих бухтах. Сравнение суммарных количеств металлов в пробах грунта из мг рикультурных хозяйств зал. Петра Великого с различными района) шельфовых зон Мирового океана свидетельствует об отноеителы большом содержании железа и марганца, среднем - цинка, меди, ка, мия и низком - ртути.

Убывающий ряд концентраций элементов в зосгере аналогичен ря ду металлов в донных отложениях. Анализ пространственной иэменчи вости уровней металлов в морской траве свидетельствует о приуро ченности их повышенных содержаний к локальным районам техногенно го загрязнения. Сравнение концентраций металлов в грунтах и зоет ре дает основание думать не только о разных уровнях обогащен грунтов тяжелыми металлами, но и о разном уровне нахождения в н биодоступных ijopM металлов. Так, грунты ъ б. Славянка содержат больших -количествах доступные д.лн организма (|«>[>мн марганца, мац цинка, и б.Миноносок кадмия, а к б. Па^ядник жгми-'па.

Таким OfipHHDM. Иг|цШ,.чуя 0|||»>Д»»Лг'НИИ 1-оДг-рЛЫНИЙ MhT.-UMI' ж морской НОД1-', 'НН-1 H;i;v>Avt'l4'H С. ЛИбИДЫИ ч''. >!->рМ>', I, Грунчнх, i'J

Концентрации металлов в донных отложениях зал.Петра Великого, мкг/г сух. массы ( в числителе - среднее, в знаменателе - стандартное отклонение)

Место отбора проб Ге 1п Мп Си С<1 Нд

Славянский залив: б. Славянка

б. Миноносок

б. Наездник

Амурский залив: о. Попова, б. Западная о. Попова, б. Алексеева о. Рейнеке, сев.-запад. Зал. Посьега: б. Новгородская

б. Экспедиции

б. Минонопок

10750 47.5 85. 0

104 4.2 8.2

13500 45.0 80.0

118 5.1 7.8

16000 50.0 105. 0

158 5.0 9.0

7900 70. 5 85. 3

68 6. 2 7. 8

8600 42. 8 70. 9

60 4. 0 6. 8

8500 25.0 110. 0

60 3.4 9.4

22737 62. 1 135. 8

210 5. 8 12.5

18203 40. 9 120. 4

173 3. 9 11.9

! 2П99 34. 4 Г, 2. Л

1 20 < ■ . С Г о

12.5 0. 10 0. 076

0.8 0. 01 0. 002

10.5 0. 37 0. 036

1.0 0. 02 0.002

11. 0 0.10 0. 048

0.7 0. 01 0. 001

5.4 0.10 0.048

0. 3 0.01 0.001

30.5 0.36 0. 043

1.2 0.04 0.002

6.5 0.10 0.032

0.2 0. 01 0.002

12.0 0.19 0. 082

0.9 0. 01 0. 002

8. 8 0.18 0. 052

0.7 0. 01 0. 001

Г,. 4 0. 31 0. П4Г,

П. 4 0. 03 П. 001

они стабильны, и зостере, которая ассимилирует доступные для организмов формы, мы выявили особенности химико-экологической ситуации в обследованных районах.

Тяжелые металлы в мягких тканях беспозвоночных Мидия Грея. Независимо от природы тканей убывающий ряд концентраций выглядит так: Ре, Ъ\, Ос!, Мл, Си, Не, т.е. железо и цинк обнаруживаются в органах и тканях в максимальных концентрациях, а ртуть - в минимальных. Наблюдается несоответствие положения кадмия в рядах концентраций металлов для морской воды и тканей моллюсков: в воде кадмий по уровню содержания находится на пятом месте, в моллюсках он перемещается на третье.

Исследование распределения элементов по органам и тканям мидии Грея проводили на примере мидий, взятых из относительно чистого (о.Рейнеке) и более загрязненного (б. Славянка) районов (рис. 2).

Все металлы в мидиях у о. Рейнеке в наибольших количествах находились в пищеварительной железе, и в наименьших - в мускуле. Наблюдалось нетипичное распределение металлов в районах, подверженны> антропогенному воздействию. У мидий из б. Славянка меньшие концентрации железа, цинка и меди замечены не в мускуле, а в мантии животных. Данные о содержании ртути в мидиях Грея из зал. Петра Великого ранее отсутствовали, поэтому мы остановимся на этом элементе более подробно. Наибольшие концентрации ртути отмечены в пищеварительной железе. Они достоверно выше концентраций элемента в мантии, мускуле и гонадах моллюсков, независимо от места сбора. Повышенное содержание ртути в жабрах и пищеварительной железе отражает пути поступления и ьж«-Д"НИН яяементч иа организма мол ДКЮКОН. В ОТ.ПИЧИН ОТ кадмии, «¡ЦК>.«НЛеНИн Которого моллюсками Происходи'!' неяакипимо иг »-го кмлич.ттьи 11 <,|"'Д". ртуть и больших

M кг/г

0,15-DÎÛ

..ей.

Си

3 4

M n

1 2 S 4 5

140" 100

70 60 50 40 30 20 10

Fe

70-

so-50 40-j ÎO 20 10

ÏA

i 2

Д

1 2 3> ^ 5

4

РИР. P. 3|>'ЛНИн КОНЦЕНТРАЦИИ M-ra.OOR Я срГЛННХ мидии Гр^н иь

более ЧИСТОГО ( о. ГнЙН'-'Кн) и ''hi.iipc :ч;ц'| nvii'H'ri раЙОНОИ

; мускул, Г мантил. 3 млПры, п>н;ин, П пшп,"

концентрациях в организмах обнаруживается только в случае ы> повышенного содержания в воде и грунтах. Найденная положительна корреляция мевду концентрациями ртути в мягких тканях мидии Гре и ее содержанием в грунтах подтверждает зависимость уровня зле мента в организме от его количества в среде. Таким образом, низ кие концентрации ртути в мидиях Грея из зал. Петра Великог обусловлены низким уровнем ртутного фона в морской воде и грун т ах.

Тихоокеанская мидия. Результаты определения металлов в мяги тканях тихоокеанской мидии из пяти районов зал. Петра Велико представлены в табл. 3. Максимальные количества железа с наибольи же разбросом данных обнаружены в моллюсках б. Новгородской, мж мальные - в б. Анны и у о. Рейнеке. В мидиях из б. Новгородской отк чались также самые высокие содержания цинка и меди. Большие код чества меди в моллюсках выделяют эту бухту среди других аквато[ как район с наибольшим техногенным прессом. Мидии из б. Анна от.) чаются довольно высокими концентрациями кадмия, что видимо с вяз? с локальным загрязнением. Впервые полученные нами данные по рт^ в тихоокеанской мидии зал. Петра Великого свидетельствуют о дово^ но низком уровне содержания металла в моллюсках.

Порядок убывания концентраций металлов в тихоокеанской мидга выглядит так: Ро, 7.п, Си, Мп, Сс1, Не, что соответствует распред» лению этих металлов в морской воде.

Гигантская устрица.Рядом авторов проведены исследования по ' явлению уровней концентраций металлов в гигантской устрице т < дельных районов зал. Петра Великого (Хриетофорова, Чернова, 199 Наши данные по раопр"делению алиментов в органах и тканях устр позволяют также сулить о том, что характерным для итого вида яв ется практически равном содержании металлов в жабрах и мантии. Д

- 1Г> -

Оррдник КОНЦеН'ГрнЦИЙ МеГНЛЛОВ в мягких тканях тихоокеанский мидии из :-(ял. Петра Великого, мкг/г сыр. массы

Место сбора Год Не 2п Си Мп с<! Ну

В. Миноносок 1989

В. Новгородская 1989

Б. Экспедиции 1989

Б. Анны 1989

0. Рейнеке 1989

пазоны концентраций металлов в устрицах, собранных в разных местах, невелики. Тем не менее, железа в моллюсках на ст. Санаторная значимо больше, чем в устрицах из других районов. Если сравнить ряды убывания концентраций металлов для морской воды и тканей устриц, то следует отметить несоответствие положения цинка: в воде он находится на втором месте, в устрице перемещается на первое.

Приморский гребешок. В наибольших количествах в органах и тканях гребешков содержится железо и цинк, в наименьших - ртуть. Несмотря на изменчивость содержания металлов в гребешке, убывающий ряд концентраций элементов в моллюсках выглядит так: 7.п, П<1,

Си, Ми, Н^. Если сравнить порядок, элементов в морской воде и в тканях гребешка, то следует птметим'?. несоответствие положении кадмия в рядах концентраций металлов для морской ьоды и тканей мол-

197 П7. г* ! 3. 20 (. 4 0. 73 0. 013

ГГ. г> Г) 0. 80 1. 1 0. 08 0. 014

898 78. 7 и. 40 14. Г; 0. 41 0. 009

497 О. 4 1. 81 о О. п 1 0. 09 0. 003

503 70. а 4. 17 16. 1 0. 38 0. 010

134 9. г» •1. 40 3. 3 0. 03 0. 007

124 59. 4 2. 80 4. 6 1. 36 0. 014

13 5. 5 0. 49 0. 3 0. И 0. 008

132 62. 7 1.89 3. 5 0. 40 0. 023

13 8. 5 0. 85 0. О с. 0. 10 0. 012

! г, -

ЛЮСКа: f г.' 'Л;' КаДМИИ Нал1 vlií'lCH На ¡ i : > М v'-■ 'i - -. h МОЛЛ*»'К.Чл 1;; : -pt-tvi<-i!v'-i—'Г<;.vi HA 'FI^Tí»-. Как i-И/iHO ИЗ |>И-;. r-fiWi>i ВЫСОКИ" KOrilV-KTji. ЦИИ ЖнЛe:-.a, КНДМИЧ, MHprhtii И й [ПУТИ ННХОЛИТСЯ Ъ 1 li'llLIí'bal и-

тельной железе, нй&аьиеимо от ■frj,,fih животных. Колимйстрд

цинка максимальны ь хабрях, велики они тгчюг« ь гонндах ыоллюсков. бамые чийки« концентрации металиюь характерны для мускулов гребешков. Минимальна также концентрация ртути в гонад<-ос. для меди v марганца характерно равномерное jiamip*дудаки* ь мускулах, мантии, жабрах и гонадах. Самые высокие концентрации к* лева отмечены г гребешке из бухт Алексеева, Славянка и Наездник. Наибольшие концентрации цинка и кадмия характерны для тканей моллюсков из бухт Западная и Алексеева. Повышенное, по сравнению с животными и? других бухт, содержание марганца имело место ъ б. Наездник. Значимое увеличение концентрации ртути в органах гребешков отмечено i б. Алексеева. Если вернуться к картине распределения металлов i морской воде и грунтах исследованных акваторий, то наблюдавшие« повышенные концентрации железа в б. Славянка, цинка в б. Западная, марганца в б.Наездник, ртути в б. Алексеева соответственно отражались как в органах и тканях гребешков, так и мидий Грея.

Морские ежи. Морские ежи, их эмбрионы и личинки являютс тест-объектами в токсикологии, однако данных по содержанию мета.; лов в этих видах беспозвоночных, по сравнению с моллюсками, немш го, а сведения о концентрациях металлов ь гонадах ежей ин послед; емых районов отсутствуют. Различия концентраций металлов в гонад; ежей i nt>rineiji us и S. ra idus были н* значимы.

Подержание металлов и гонадах серого морского ежи,мидии грея приморского гребешка и гигантской устрицы представлены на рис. 4. Концентрации лел^.ча, цинка, марганца, М'-ди н гонадах ежей, мидж

• НОЛИПа

•¡»-ДНИ» КОНРгНТГиЦИМ М1 ;ТЯЛЛОЬ МЯГКИХ ТК'гННХ ГИГННТСКОЙ

устрицы, МКГ/Г <!Н1>. МШ:«:м

Место СС'Ора Ре 7.П Гц V; ( Пг] Ну

Б. Новгородская 4". " 405. 7 12. 1 4.0 1. 10 0.04<"

10. 4 17П.£ П.? Г.. 1 О.П? 0.01!

40. Г. 400..Г

20.1 150.3 Гг. Р 3.9 0. ОТ 0.014

Ст. Санаторная 70.3 500.8 18.0 5.0 1.76 0.050

24. 8 132.3 5.3 З.Я 0.80 0.017

Грея и приморских гребешков значимых различий не имеют. Однако, на фоне сходства микроэлементного состава тканей половых желез беспозвоночных, гонады устриц, как, и их мягкие ткани целиком, отличаются повышенным содержанием цинка, а гонады гребешка - повышенным содержанием кадмия. Таким образом, более высокий уровень элемента, характерного для организмов определенного вида,отражается и на гонадах особой данного вида .

Содержание ртути в гонадах морских ежей выше, чем в гонадах мидий и гребешков. Морские ежи, менее продвинуты в эволюционном плане, то есть более примитивные организмы но сравнению с моллюсками. Як минеральный состав в большей стеНРНИ следует .ча Средой. Расирнделение концентраций металлов к понадих ежей осот-

10 9 8 7 6 5 k i 2 i

ИП/Г

.u.

Jit

и ш

riffl

IV

mD

340'

гто гсо «if v vi ¡20 1Ш1 SO 60 ^cH 20

d

т

12345 12345 125« 12345 iH45 12345 12J45

J]

Fe

l!i 4

5c &

rdl

A

5 4 3-1 2 i

0.09 0,05. 0,04

доз-

0,02

001

Mn

7i Hi iv

Ifl

£

1201 loa

7060' so-IB] 30 20 10

12345 12545 12545 12515 {'¿ЪЧ5

Zn

ii) IV V VI

12345 12345 12345 12345 12345 12345 12345 12345 12545 12345 12345 12345

I'D

55 P--tlTT - i-r n

III

H<r

i/

VI

751

10 6: 5 4 3 2 1

Cd

dD

Ml

Ш

12345 12345 12345 12345 12J4S 12345 12345 12345 12345 12345 12345 12345

Рис. 3. Средние концентрации металлов в органах примереко. гребешка из вал. Петра Великого. 1 - мускул, 2 - мантия, 3 - жабры, 4 - гонада, 5 пищеварительная железа; I - б. Западная, U б. Алексеева, III - о. Рейннке, IY - П. Славянка, б. Миноносок. YI - б. Наездник.

1413г-

I

мкг/г

к 3

21 1

0,08 0060,04 Ц02

.и

12 3 4 Мгг

дл

12 3 4

Нё

п

I 2 3 Ц

100

50

570' 560

30 20 10

3,5

1,5 0,5_

005

Ре

П

12 3 4

2а Д

12 3 Н

ы

п

а

1 2 $ Ч

Рис. 4. Средние концентрации металлов в гонадах беспозвоночных.

1 - серый морокой еж, 2 - мидия Грея, 3 - приморский гребешок., 4 - гигантская устрица.

ветпгвует их распределению в среде.

Дальневосточный трепанг. Содержание металлов в дальневосточн трепанге ранее не изучалось. Концентрации элементов в мышечн ткани трепанга представлены в табл. 5. Порядок убывания их ко ценграций аналогичен распределению элементов в морской воде. Не мотря на то, что трепанг грунтоед и живет обычно на грунтах с н большим заилением, для которых характерно повышенное содержан металлов, ни один элемент в его тканях не находился в больших № .личеетвах. Диапазоны концентраций металлов в трепангах, ообранн: ь восьми бухтах трех заливов были невелики. Увеличение концентр; ций металлов в тканях животных из бухт, где многие годы функциош руют марикультурные хозяйства, очевидно происходит за счет увел] чения в грунтах доли доступных форм металлов из поступающих биоог ложений.

Оценка качества промысловых беспозвоночных из зал. Петра Вел! кого. Среди многих вопросов экологии есть один, решение когоро1 предопределяет здоровье и продолжительность жизни человека. Э] вопрос безопасности пищевых продуктов. Учитывая, что промысловь беспозвоночные из зал. Петра Ееликого используются в пишу и для ме дицинских препаратов, провели санитарно-гигиеническую оценку сс держания в них токсичных элементов . Концентрации токсичных метая лов в мягких тканях тихоокеанской мидии, гонадах ежей и тканя трепанга не превышают ПДК, установленных для моллюсков и ракооб равных. Вместе с тем, количества кадмия в пищеварительной желез мидии Грея и гребешков из всех районов, а также в мантиях и мупку лах этих моллюсков из отдельных мест превышают нормируемую величи ну. Не ооотвотствуст санитарно гигиеническим нормативам дли мол люсков концентрация цинка в устрице, однако ПДК цинка ниюсррдс тн^нно дли устриц ь на«(-й отринь н«' ра^рабстмни.

-

Средние концентрации металлов в мышечных тканях дальневосточного трепанга, мкг/г сыр. массы

Место сбора проб Ре 2п Мп Си Сс1 Не

Амурский залив: б. Западная

■14.2 -11.2 2.2 0.1 Г. 0.10 0.005

4.7 0.7 1.3 0.09 0.09 0.004

б. Алексеева

0.7 2.1 0.7 0.29 0.06 0.005

3.8 2.2 0.5 0.11 0.03 0.003

о. Рейнеке

Славянский залив: б. Миноносок

5.1 3.2 0.2 0.28 0.18 0.006

14.4 2.6 7.5 4.2

4.2 3. б 0.3 0.22 0.18 0.002

0. б 0.22 0.21 0.007

0.3 0.11 0. 18 0.003

б. Наездник

Зал. Посьета: б. Новгородская

3.7 б.З 0.3 0.22 0.19 0.005

4. 2

3.4 5.2 0.2 0.18 0.08 0.003

12.7 11.2 1.5 1.60 0.10 0.005

0.8 0.50 0. 03 0.002

б. Миноносок

19.0 15.8

"з т

1.8 0.00 О. 22 0. 005

1.3 0.40 0.08 0.002

б. Пкспедиции

10. О 9. О 2. 4 О. 30 О. 14 О. 005

5. О 4.3 1.3 0.10 П. ПО 0.00?

- 22 -

Особенности формирования элементного состава морскими беспозвоночными Б. И. Вернадский, основоположник учения о биосфере, утверждал что химический состав любого организма неразрывно связан с хим] ческим составом земной коры и должен изучаться в тесной связи последним. Автономного организма вне связи с земной корой не с; ществует (Вернадский, 1940).

Получив представление о распределении элементов ь воде, грунтах и организмах, мы выяснили, в каких из видов гидробионтов со: раняется порядок распределения металлов, характерный для сред! Порядок убывания концентраций металлов в среде и организмах име< следующий вид:

1. Fe Zn Си Mri Cd Hg для морской воды

2. Fe fvin Zn Cu Cd Hg для грунтов

3. Fe Mn Zn Си Cd Hg для зостеры

4. Fe Zn Cd Mn Си Hg для мидии Грея

5. Fe Zn Cu Mn Cd Hg для тихоокеанской мидии

6. Fe Zn Cd Cu № Hg для приморского гребешка

7. Zn Fe Cu Mn Cd Hg для устрицы

8. Fe Zn Cu Mn Cd Hg для морских ежей

9. Fe Zn Cu Mn Cd Hg для дальневосточного трепан: Сохранение последовательности элементов происходит в ряда:

концентраций металлов в грунтах и зостере. Последовательное,?! сохраняется для морской воды и следующих организмов: тихоокеанской мидии, морских ежей и дальневосточного трепанга. Порад следования нарушается в приморском гребешке и мидии Грея - кадм1 с пятого мести перемещается на третье, а также в гигантской устр! Це - цинк сталинитом на парное мести. Таким образом, злементш

ООсЧ'НЬ ЖИЬОЧ'НЫХ Не Ч'О.ЦЬКО отражает МИНераЛЬНЫЙ сиетаь Р.|к'ДН, И Hi НИСИТ также пт специфических oeoiV'lltlue-lvn кидов. (111, lei it'll 1,4,4Hf XVIMI

ческого состава организмов проявляется в содержании и локализации элементов в тканях и органах. Наименьший уровень элементов характерен для тканей трепанга. Мягкие ткани устриц содержат на порядок больше цинка по сравнению с другими животными. Количество кадмия в гребешке на порядок выше, чем в устрицах и морских ежах. Таким образом, полученные результаты подтверждают известное обобщение А. П. Виноградова о том, что химический состав организма есть его признак - видовой, родовой и др. (Виноградов, 1933).

Микроялементный состав беспозвоночных в связи с условиями возникновения видов и их эволюцией

Согласно данным о возникновении отдельных групп организмов семейство ?ес1:инс1ае известно с силура, семейство МуиПс1ае - с девона, а семейство 0з1ге1с1ае - о карбона. Разница во времени появления в биосфере семейств незначительна,, и если представить длительность всего исторического развития современной морской фауны, то период с начала кембрия до наших дней должен рассматриваться только как последний короткий этап.

Литературные данные о химическом составе океанических вод в кембрии свидетельствовали об обогащенности вод металлами в растворимой форме и способности ее удовлетворить потребность организмов в элементах. Поскольку со времени кембрия в морской среде, как и в биосфере в целом, существенных изменений не произошло, химический состав беспозвоночных, сформировавшийся во времена возникновения определенных групп организмов, сохранился почти неизменным.

Морские оеепозьоночные, как и самые цервы»? организмы биосферы,

содержат <~>|).1[ЫН< >е КОЛИЧЕСТВО ИО'.п^н;!. З'1'о оЛусЛОНЛИ!" Тем, ЧТО ТОЛЬКО и*'Л«.< 1. б.пап >дар>| ' * моим фиьикч химич-гьим «чюйстннм .«»гко отда-

вать и принимать электроны в восстановительной среде с низь окислительно-восстановительным потенциалом, могло обеспечить пс ребности первичных организмов. Это свойство было унаследовано вс ми одноклеточными и передано многоклеточным, несмотря на изменеь условий в биосфэре.

Уровни содержания цинка в организмах близки к уровням содег жания железа, а в устрице количество этого элемента значителы-выше. Первичные организмы окисляли органические вещества, которь питались, в процессах брожения, катализируемых дегидрогеназак содержащими до 0. 2 X цинка. Таким образом, цинк так же, как жед зо, был первейшим элементом обмена первичных организмов. Б хс эволюции биосферы многообразие реакций, в которых участвовал цик постоянно возрастало. Сегодня он является участником всех класс ферментов и обнаружен в более чем двухстах из них.

Уровень концентрации марганца в беспозвоночных, как и во все животных, низок. Это обусловлено тем, что беспозвоночные, избеге накопления этого истинного биоактивного элемента из-за его высок го окислительно-восстановительного потенциала.

Ртуть присутствует в среде в нанограммовых количествах, своим физико-химическим свойствам она не сопоставима с железе цинком и не относится к биоэлементам. По-видимому, в процессе эв люции организмы выработали механизмы защиты от этого токсично металла. Этим объясняются низкие концентрации ртути в тканях и о ганах беспозвоночных ь обычных условиях среды. Таким образп химический состав организмов не только связан с составом среды обитания, но и отражает яволюционн!. сложившийся обмен веществ.

1. Сделана оценка среды обитании беспозвоночных :>ал. Петра Г.-л К> 0.1; ОПреДн.щ-'НЫ урОННИ К> 'Н||е НТ1 \ ИЙ Ж> ОС ¡а , ЦИВКа, (ИеДИ, МОрГа

ца, кадмия и ртути , растворенных в морской воде и содержащихся в донных отложениях акваторий марикультурных хозяйств.

Установлено, что и вода и грунты обследованных районов маю загрязнены такими металлами как. цинк, медь и кадмий и почти не загрязнены ртутью, концентрации железа и марганца повышены.

2. Показано, что использование зосгеры для оценки грунтов позволяет выделить из суммарного количества металлов в донных отложениях долю геохимически подвижных и усвояемых биотой форм .элементов.

Установлено, например, что при разнице уровней общего содержания железа - наименее подвижного элемента - в грунтах бухт Наездник и Славянка в 1. 5 раза, доступное для зоетеры его количество в донных отложениях обеих бухт оказалось одинаковым, С помощью зоетеры подтверждено, что кадмий в донных отложениях б. Миноносок Славянского залива находится в легко усвояемой организмами форме.

3. Определены диапазоны концентраций металлов в органах и тканях промысловых беспозвоночных.

В мидии Грея они составляют: для Ре - 14-240; 7.п - 13-70; Мп - 0.8-5.3; Си - 0.4-4.4; Сс1 - 0.5-8.2; - 0.01-0.23 мкг/г сыр. массы.

В тихоокеанской мидии: для Ге - 124-898; 7х\ - 25-77; Мп -5-16; Си - 1.3-5.4; П<| - 0.3-1.4; Нд - 0.01-0.02 мкг/г.

В гигантской устрице: для Ге - 1?.-Я7; 7и - 390-700; Си -12-53; №. - 4-0; С,.1 - 1.1-2.3; Не - 0.04-0.05 мкг/г.

В Приморском Гребешке: ДЛЯ Г<- - 9-340; 7.И 17-П1; Сц -0.2-3.4; Мп - 0.4-2. Г,; 0.1 - 0.5-74.4; Нц - 0. П1-0. 08 мкг/г.

При зтом меньшие значении относятся к мускулам, большие - к

ПИНрЬНрИ'Гс.НЬННМ Же./!н:,,чМ МмЛЛНиЖОН.

Г. ГиНаДаХ морских емей ПреДеЛЬНЫе ЦО.НИЧИНЫ составляют: для Ге

- 27-oil; Zn - 16-38; Mn - 0.6-1.4; Cu - 0.6-1.2; Cd - 0.1-0.5; Hi

- 0. 01-0. 04.

В дальневосточном трепанге: для Fe - 5.19; Zn - 3-16; Си -0.2-0.6; Mil - 0.2-2.4; Cri - 0.1-0.2; Hg - 0.005-0.007 мкг/г сыр. массы.

4. Санитарно-гигиеническая оценка промысловых беспозвоночных из всех обследованных районов зал. Петра Великого показала, что концентрации токсичных металлов в мягких тканях тихоокеанской мидии, гонадах ежей и тканях трепанга не превышают ПДК, установленных для моллюсков и ракообразных. Превышают нормируемые величины уровни концентраций кадмия в пищеварительной железе мидии Грея и гребешка из любых районов, а также в мускулах и мантии гребешков из отдельных районов (бухты Наездник, Миноносок Славянского залива, Алексеева и Западная Амурского залива). Не соответствуют санитарно-гигиеническим нормативам для моллюсков концентрации цинка i устрице, однако ПДК цинка непосредственно для устриц в нашей стране не разработана.

5. Анализ рядов убывания концентраций металлов в воде, грунтах и тканях организмов показал несоответствие порядка следован» элементов в некоторых видах организмов по сравнению со средой.

Следование за средой, а именно, сохранение порядка убыванж концентраций элементов, наблюдается в тканях тихоокеанской мидии, гонадах морских ежей и мышечной ткани трепанга. Последовательност] элементов нарушается в устрице (цинк стоит на первом месте, в чч время как. в среде - на втором!, в гребешке и мидии Грен ( кадмш находится на третьем месте, н в среде - на пятом), ь чем проявляется видогпецифичноотъ микрп.члементного осн.-таьа организмов.

О. R <1юрМИрОЬННИИ минерального состава Гсех ие. %«<■'/(. .ьиннмк ни /lui, Г iri-!lo;.r.r.;i,,4Hf.|V u'n .НЗИЛ;'< Ï, чимичеокан HO.HM ¡ИЯ Г.и<чч|»"|.Ы ГЬ-МЛИ.

Железо, бывшее доступным в условиях восстановительной биосферы и концентрируемое первичными организмами как специфический катализатор важнейших обменных процессов, продолжает накапливаться многоклеточными организмами и в условиях современной окисленной биосферы. В то же время марганец, второй после железа элемент литосферы, несмотря на его биофильность, из-за высокого окислительно-восстановительного потенциала животными не концентрируется.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Черкашин С. А. , Щеглов В. В. , Вейдеман Е. Л. , Ковековдова Л Т., Терновенко В. А. Мониторинг загрязнения прибрежных вод одного из заливов Японского моря // Тез. докл. III Съезда сов. океанологов. Ленинград, 1987. С. 221-223.

2. Ковековдова Л Т. Исследование уровня накопления ртути в тканях гидробионтов // Тез. докл. III Всес. конф. по морской биологии. Севастополь, 1988. С. 167.

3. Ковековдова JL Т. , Симоконь И. В. Исследование уровней накопления металлов мидией Грея и приморским гребешком // Тез. докл. Всес. конф. по сырьевым ресурсам и биол. основ, рацион, использ. промысл, беспозвоночных. Владивосток, 1988. С. 58-59.

4. Лучшева Л. Н., Ковековдова JL Т. Содержание ртути в мидии Грея и грунтах Амурского залива Японского моря // Биология моря, 1988, N 4. С. 47-49.

5. Ковековдова JL Т., Лучшева Л. Е Содержание ртути в тканях мидий Грея из залива Петра Великого // Деп. ВНИЭРХ 12.09.88-N 972- рх88-11 с.

6. Shcheglov V. V. , Cherkashin S.A., Veideman E. L. , Kovekovdova L. Г. Field investigations of the state and consequences of sea inshore pollution // The 2nd Symp. on Marine Sciences. Nakhodka, 1988. P. 77-78.

7. Ковековдова JI. Т. , Симоконь М. В. , Цыганкова Н. А. ИсследоЕ ние накопления железа, марганца, меди, цинка и кадмия беспозво ночными из зал. Петра Великого // Тез. докл. Всес. конф. по на уч.-техн. проблемам марикультуры. Владивосток, 1989. С.. 96-97.

8. Щеглов В. В. , Мойсейченко Г. В., Ковековдова JL Т. Вдияни меди и цинка на эмбрионов, личинок и взрослых особей морского еж Strongylocentrotus intermedius и трепанга Stichopus japonicus / Биология моря. 1990. N 3. С. 55-58.

9. Щеглов R В. , Черкашин С. А. , Вейдеман Е. JL , Ковековдов; Л. Т. Экологический мониторинг загрязнения прибрежных морских вод: опыт, проблемы, особенности // Тез. Всес. конф. по экологич. пробл. охраны живой природы. Москва, 1990. С. 187-188.

10. Вейдеман В. X, Ковековдова JL Т. Тяжелые металлы в морских травах семейства зостеровых из зал. Петра Великого // Океанология. 1991. Т. 3, вып. 5. С. 749-753.

11. Вейдеман В. JL , Ковековдова JL Т. , Щеглов В. Е Тенденщ» распределения тяжелых металлов в воде, грунте и гидробионтах в зоне смешения морских и пресных вод // Тез. докл. II Всес. конф. по рыбохозяйств. токсикологии. Санкт-Петербург, 1991. С. 80-81.