Экотоксикологическая оценка некоторых видов черноморских рыб

Омельченко С.О.

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 4. С. 144-151.

УДК 581.1:575

ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ЧЕРНОМОРСКИХ РЫБ

Омельченко С. О.

Государственное предприятие «Крымский научно-производственный центр

стандартизации, метрологии и сертификации», Симферополь, Украина

E-mail: [email protected]

Исследовали содержание токсичных элементов и микробиологических показателей 8 видов рыб, обитающих в разных акваториях Черного моря и Керченского пролива. Полученные данные свидетельствуют о том, что ртуть и мышьяк превалируют в тканях донных видов рыб, а цинк и медь -в тканях пелагической ставриды. Микробиологические показатели зависят от сезона, особенностей биологии рыб, уровня загрязнения среды обитания.

Ключевые слова: токсичные элементы, микробиологические показатели, рыбы, Черное море, Керченский пролив.

ВВЕДЕНИЕ

Морские прибрежные экосистемы в наибольшей степени страдают от антропогенного загрязнения, поступающего со сточными водами береговых источников и привносимого с речными стоками со всего водосборного бассейна. Совершенно очевидно, что загрязнение прибрежных и океанических районов приводит не только к тяжелым последствиям для водных экосистем, но и создают реальную угрозу здоровью населения приморских территорий, употребляющих морепродукты и использующих эти акватории для целей рекреации и туризма [1, 2].

Попадающие в организм токсические вещества вызывают патологические изменения в органах и тканях рыб, при этом некоторые ксенобиотики обладают канцерогенной активностью. К таким веществам относятся, прежде всего, токсичные элементы, которые отличаются от других загрязняющих веществ высокой стабильностью в водной среде, способностью накапливаться в донных отложениях и гидробионтах и, в частности, в органах и тканях рыб. Эти токсиканты представляют чрезвычайную опасность, поскольку длительно сохраняют свою активность и даже в малых концентрациях способны оказывать токсическое воздействие на водные организмы, вызывая тем самым различные нарушения их развития и жизнедеятельности [3].

Насыщение морской среды патогенными микроорганизмами создает реальную опасность для здоровья человека, который потребляет рыбу, моллюсков и водоросли в качестве важных и питательных компонентов своего рациона. Бактерии, широко распространенные в водной экосистеме, попадают в желудочно-кишечный тракт рыб и используют его в качестве экологической ниши. При этом

кишечная микрофлора является обязательной компонентой внутренней среды организма, необходимой для роста и развития рыб. В то же время представители индигенной флоры кишечника - это фактор риска для рыб с ослабленным имуннофизиологическим статусом, и данные микроорганизмы могут стать источником эндогенной инфекции. Способность бактерий интенсивно размножаться в кишечнике ослабленных особей нередко приводит к бактериальной транслокации с развитием системной бактериемии [4, 5].

Целью настоящей работы явилось изучение содержания токсичных элементов и микробиологических показателей в тканях некоторых видов рыб, обитающих в разных районах Черного моря, в разные сезоны.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на базе Государственного предприятия «Крымский научно-производственный центр стандартизации, метрологии и сертификации». Использовали ихтиологический материал, собранный сотрудниками отдела ихтиологии Института Биологии Южных морей им. А. О. Ковалевского НАН Украины (ИнБЮМ).

Материалом исследования служила мышечная ткань массовых видов рыб: налим (Gaidropsarus mediterraneus L.), ставрида (Trachurus mediterraneus Staidachner), скорпена (Scorpaena porcus L.), султанка (Mullus barbatus ponticus Essipov), морской кот (Raja clavata L.), бычок-мартовик (Mesogobius batrachocephalus Pallas), отловленных в прибрежной части Черного моря (г. Севастополь, бухта Карантинная) в зимний период 2011 года и в районе Керченского пролива: бычок-кругляк (Neogobius melanostomus Pallas), пиленгас (Mugil soiny), ставрида (Trachurus mediterraneus Staidachner) в летний период 2012 года.

Токсичные элементы медь, свинец, кадмий, цинк, определяли в мышцах рыб атомно-абсорбционным методом [6]. Определение мышьяка и ртути колориметрическим методом [7, 8].

Микробиологические исследования проводили классическими методами, результаты сравнивали с уровнем предельно допустимых концентраций (ПДК) [9, 10, 11]. Результаты обрабатывали статистически [12, 13].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание токсичных элементов в мышечных тканях черноморских рыб варьирует в широких пределах, при этом не превышает предельно допустимых концентраций (табл. 1).

Уровень цинка колеблется в интервале от 4,3 до 5,2 мг/кг. Максимальное содержание цинка отмечено в мышечной ткани пелагической ставриды, а минимальное - в мышцах придонной султанки. Следует отметить, что уровень цинка незначительно варьирует в тканях рыб, и характер выявленных колебаний, видимо, в большей степени зависит от эндогенных факторов, чем от экзогенных. Это подтверждается данными других исследователей, которые на насекомых показали, что в силу высокой биофильности уровень цинка в тканях организма не может быть индикатором природного загрязнения [14].

Другим важнейшим биофильным элементом является медь, содержание которой также достаточно стабильно в тканях рыб. Наиболее высокий уровень меди установлен в мышечных тканях ставриды (3,60 мг/кг). У остальных видов концентрация меди в тканях колеблется в интервале от 1,03 мг/кг (в мышцах бычка-мартовика) до 2,5 мг/кг (в мышцах скорпены).

Таблица 1

Содержание токсичных элементов в мышечных тканях черноморских рыб _(мг/кг), ^ ± sX_

Объект исследований Pb Cd Zn As Hg

Район г. Севастополя (Б. Карантинная)

Налим 1,50±0,007 0,66±0,05 0,05±0,005 4,9±0,09 1,5±0,04 0,09±0,007

Ставрида 3,60±0,01 0,30±0,01 0,04±0,008 5,5±0,16 1,2±0,04 0,06±0,004

Бычок-мартовик 1,03±0,009 0,70±0,03 0,05±0,005 5,3±0,15 3,3±0,10 0,08±0,008

Скорпена 2,50±0,01 0,56±0,02 0,05±0,004 5,2±0,08 1,2±0,10 0,08±0,007

Султанка 1,48±0,008 0,60±0,02 0,06±0,008 4,3±0,10 1,3±0,05 0,06±0,005

Морской кот 1,42±0,006 0,65±0,04 0,06±0,007 4,9±0,11 4,5±0,16 0,30±0,01

Керченский пролив

Бычок-кругляк - 0,48±0,05 0,05±0,01 - 0,71±0,09 0,06±0,004

Пиленгас - 0,16±0,02 0,05±0,01 - 0,43±0,06 0,08±0,01

ПДК 10,0 1,0 0,2 40,0 5,0 0,4

Примечание: «-» - не исследовали

£

я В

«

О н

ё

й а <а ч о О

т Ы

1 1 ' ' 1 ■ г-Т"1 ■

Pb

Ч?

Cd As Токсичные элементы □ Бухта Карантинная □ Керченский пролив

Рис. Содержание токсичных элементов в мышечных тканях ставриды, обитающей в разных акваториях Черного моря.

Цинк и медь, являясь эссенциальными микроэлементами, необходимы для жизнедеятельности организма и могут играть положительную роль для рыб при накоплении в физиологических пределах. В то же время медь является металлом с переменной валентностью и входит в состав некоторых оксидоредуктаз. В результате отдачи электронов может возникнуть окислительный стресс, который негативно влияет на обмен нуклеиновых кислот, соотношение нуклеотидов и нуклеозидов [14].

Содержание таких элементов, как кадмий, ртуть, свинец и мышьяк более низкое в тканях ставриды по сравнению с другими рыбами, ведущими менее активный образ жизни.

Уровень опасных токсикантов превалирует в тканях ставриды, обитающей в Керченском проливе, по сравнению с показателями этого вида из Карантинной бухты, но различия не значительны (рис.).

Свинец, ртуть и мышьяк являются одними из самых опасных токсикантов для гидробионтов. Накапливаясь в организме и включаясь в обмен, они крайне медленно выводятся и, тем самым вызывают интоксикацию у водных организмов, вовлекая в патологический процесс различные органы и ткани. Механизм токсического действия этих элементов заключается в блокировании функциональных 8И-групп белков, что ингибирует ферменты, в результате чего в организме рыб происходит нарушение электролитного баланса, биосинтеза белков, гормонов и нуклеиновых кислот [15-17].

Высокие уровни свинца характерны для большинства видов рыб обитающих в Карантинной бухте (0,56 - 0,70 мг/кг), по сравнению с рыбами, отловленными в Керченском проливе (0,16 - 0,48 мг/кг).

Уровень мышьяка в мышечных тканях черноморских рыб существенно различается. Максимальные количества выявлены у типичного представителя хрящевых рыб - морского кота, ведущего донный образ жизни (4,5 мг/кг). Более низкая концентрация мышьяка отмечена в мышечных тканях бычка-мартовика. У остальных исследуемых видов содержание этого токсиканта слабо варьирует, при этом доминирует у рыб из Карантинной бухты.

Мышьяк обычно не накапливается в больших количествах в мягких тканях рыб, за исключением крайне загрязненных районов. Этот элемент попадает в ткани, скорее всего через пищеварительный тракт. Это означает, что на начальных стадиях метаболизма мышьяка могут участвовать кишечные микроорганизмы. Самоочищение от мышьяка протекает быстро. Мышьяк накапливается в большей степени в печени, почках, пищеварительном тракте, жабрах, чем в мышечной и нервной ткани [16].

Ртуть, также как и мышьяк, преобладает в тканях морского кота (0,3 мг/кг), у остальных видов рыб количество ртути находится в пределах 0,06-0,09 мг/кг.

Уровень кадмия варьирует в тканях рыб не значительно и находится в пределах 0,04-0,06 мг/кг. По данным литературы более низкие концентрации кадмия обнаружены в наружном скелете, мышцах и сыворотке рыб, а более высокое содержание этого металла обнаружено в жабрах, печени и почках [18].

Мониторинговые исследования микрофлоры морских гидробионтов представляют несомненный интерес, так как большинство бактерий, входящих в состав нормальной микрофлоры, относятся к категории условно-патогенных микроорганизмов, представляющих потенциальную опасность для хозяина.

Полученные данные свидетельствуют о том, что патогенные микроорганизмы не были выявлены в тканях рыб (табл. 2).

Таблица 2

Содержание микроорганизмов в мышечных тканях черноморских рыб

Объект МАФАМ БГКП Патогенные Staphylococcus Listeria

исследований КОЕ в 0,001 г микроорганизмы, aureus monocitogenes

в 1 г в т.ч. бактерии рода сальмонелла, в 25 г в 0,01 г в 25 г

Район г. Севастополя (Б. Карантинная)

Скорпена 1,7*104 не не не не