CC BY
79
РАЗДЕЛ II. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК [597.2/.5:504.5](262.5+62.54)
Г.Г. Корниенко, С.И. Дудкин, С.Г. Сергеева, Л.П. Ружинская, Н.И. Цема, Л.А. Бугаев, А.В. Войкина
ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЫБ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО БАССЕЙНА В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
В статье приводятся результаты изучения физиологического состояния основных промысловых видов рыб, обитающих в разных районах Азово-Черноморского бассейна, материалы по которым были собраны за период 2007-2015 гг. Проанализированы изменения биомаркеров загрязнения, показателей обмена веществ, репродуктивной функции, состояния крови и кроветворных органов у рыб, обитающих в водоемах, загрязненных веществами различной природы. Показано, что риск ухудшения состояния ихтиофауны в современных условиях обитания незначительный; у большинства видов рыб отмечены высокие адаптационные возможности.
Ключевые слова: рыбы, физиологическое состояние, репродуктивная система, кровь и кроветворные органы, Азовское море, Керченский пролив, загрязнение.
G.G. Kornienko, S.I. Dudkin, S.G. Sergeeva, L.P. Ruzhinskaya, N.I. Tsema, L.A. Bugaev, A.V. Voykina
PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE AZOV AND BLACK SEA FISHES UNDERGOING ANTHROPOGENIC PRESSURE
Multi-year data on the physiological state of the main commercial species of fish living in different parts of he Azov-Black Sea basin are presented, the materials for which were collected for the period 2007-2015. Changes in biomarkers of pollution, metabolic rate, reproductive function, condition of blood and blood-forming organs that occur in fish living in the waters contaminated with substances of different nature have been analyzed. It is shown that the risk of deterioration in the condition of fish fauna in modern habitat is insignificant, and most fish species show high adaptive capabilities.
Key words: fish, physiological condition, reproductive system, blood and blood-forming organs, Sea of Azov, Kerch strait, pollution.
DOI: 10.17217/2079-0333-2017-40-58-66
Введение
До недавнего времени Азовское море выделялось среди других водоемов России высокой рыбопродуктивностью. В середине прошлого столетия в море добывалось более 300 тыс. т рыбы. В настоящее время уловы сократились до 20 тыс. т. Интенсивная хозяйственная деятельность на территории бассейна, сокращение и перераспределение речного стока, загрязнение воды и донных отложений отрицательно повлияли на продуктивность экосистемы и состояние промысловой ихтиофауны.
По данным лаборатории аналитического контроля водных экосистем ФГБНУ «АзНИИРХ», перечень загрязняющих веществ разных классов, обнаруженных и идентифицированных к настоящему времени в воде и донных отложениях Азовского моря, насчитывает более 300 соединений [1]. Основными загрязняющими веществами по критериям экологической опасности (токсичности, генотоксичности, канцерогенности, распространенности, частоте встречаемости) для Азовского моря являются нефтепродукты, полиароматические углеводороды, пестициды, поли-
хлорированные бифенилы и ряд тяжелых металлов. В конце XX в. содержание загрязняющих веществ было высоким, к настоящему времени оно несколько уменьшилось, но эти вещества продолжают обнаруживать там постоянно, что позволяет заключить: Азовское море испытывает хроническую нагрузку от антропогенного воздействия.
Исследования поступления загрязняющих веществ в Азовское море позволили выделить районы наибольшего экологического риска [1]. Это те места, где в воду из года в год попадают различные ядовитые вещества. Оказалось, что это практически все побережье Азовского моря. Кроме того, загрязненные районы отмечены не только в узкой прибрежной полосе, но и простираются далеко в море. В Таганрогский залив поступает весь спектр поллютантов. Север и запад моря загрязнен нефтепродуктами, тяжелыми металлами и полихлорбифенилами. Зона поступления пестицидов распространяется на восток моря, включая Ясенский залив. Содержание поллютантов и в воде, и в донных отложениях отмечено на юге моря в районах Крымского полуострова, Керченского пролива и Темрюкского залива. Это связано, вероятно, с активным судоходством в этом районе, наличием перевалочной базы для танкерного флота, а также влиянием стока р. Кубань. В Темрюкском заливе, помимо нефтепродуктов и тяжелых металлов, встречаются полихлорбифенилы и пестициды. К зоне экологического риска можно отнести и северную часть Азовского моря от Обиточной косы до Таганрогского залива [1].
В научной литературе накоплено множество материалов, свидетельствующих о разных нарушениях экологического состояния водоемов, физиологического состояния гидробионтов под воздействием загрязняющих веществ. Обитание рыб в загрязненной различными веществами воде приводит к нарушению физиолого-биохимического статуса организма, основных физиологических функций, к аномалиям при формировании воспроизводительной системы рыб. Целью настоящей работы явилось изучение динамики показателей функционального состояния рыб Азовского бассейна, обитающих или мигрирующих в зонах экологического риска для оценки возможного негативного влияния последствий аварийного загрязнения водной среды на формирование рыбопродуктивности.
Материал и методика
С целью выявления фоновых параметров состояния рыб проведен анализ их физиолого-биохимических показателей - биомаркеров экологической обстановки у малоподвижных видов (бычковые рыбы), видов со средней миграционной активностью (камбала-калкан), полупроходных и морских рыб с высокой сезонной миграционной активностью (судак, пиленгас). Выбор информативных физиолого-биохимических показателей для мониторинга осуществляли исходя из двух основных задач: 1) оценки показателей обмена веществ для обеспечения роста, поддержания численности, адекватности жизнедеятельности в пределах ареала, нагула, развития и формирования репродуктивной системы, необходимой для генерации новых поколений и воспроизводства биоресурсов; 2) оценки степени негативного воздействия антропогенных факторов.
Воздействие на рыб загрязняющих веществ оценивали по некоторым гематологическим показателям, патоморфологическим изменениям в структуре печени и селезенки, активности де-токсикационных ферментов печени [2-6]. В качестве показателей продуктивности использовали размерно-массовые характеристики рыб, состояние репродуктивной системы самцов и самок, важные для генерации и определения численности следующих поколений. Адекватность роста и увеличения биомассы рыб косвенно определяли по величинам содержания сывороточного и цитоплазматического белка, липидов, гемоглобина, холестерина и других трофопластических групп соединений в сыворотке крови, мышцах и печени [7].
Рыб для физиолого-биохимического анализа отбирали в 2007-2015 гг. в Азовском море, Таманском заливе, Керченском проливе в районе м. Тузла. Ежегодно обследовали не менее 60 особей каждого из анализируемых видов рыб.
Результаты исследования и их обсуждения
Оценка влияния загрязнения на репродуктивное качество рыб-бентофагов
Устойчивость репродукции неодинакова у разных видов рыб и зависит от пола и других физиологических особенностей. Наиболее информативными и удобными объектами при изучении формирования биоответа на загрязнение среды обитания являются рыбы-бентофаги. Содержание основного компонента детоксикационных ферментов первой фазы - СУР у исследованных
азовских рыб (судака - 2,8-6,2, камбалы-калкан - 2,5-5,5, пиленгаса - 2,0-4,5 нМ/мг белка мик-росом печени) (табл. 1) в среднем в 5-8 раз выше, чем у рыб, обитающих в наиболее чистых водоемах Азово-Черноморского бассейна (горные реки). Это указывает на повышенную активность детоксикационных систем печени и возможность деформирующего влияния уровня загрязнения экосистемы Азово-Черноморского бассейна на метаболизм важных эндогенных соединений в организме рыб, в особенности на процессы клиренса и биологической активности половых стероидных гормонов и, тем самым, на осуществление репродуктивной функции [8].
Таблица 1
Содержание цитохрома Р450 (CYP, нМ/мг белка микросом) у азовских рыб
Вид Камбала-калкан Судак Пиленгас
3,86 ± 0,44 3,97 ± 0,69 3,24 ± 0,48
Дополнительным важным биомаркером воздействия на рыб липофильных ксенобиотиков (полиароматические углеводороды, полихлорбифенилы и некоторые хлорорганические пестициды) является активность этоксирезоруфин-О-деэтилазы (EROD). Эта активность в норме не выявляется у рыб из чистых мест обитания. У азовских рыб EROD отчетливо выявляется практически у всех исследованных видов. У камбалы-калкан и пиленгаса такие значения активности обнаруживаются в среднем у 10% особей (табл. 2). Важно отметить, что эта форма цитохрома Р450 непосредственно влияет на стероидный метаболизм, синтез половых стероидных гормонов, а ее индукторы-ксенобиотики проявляют антиандрогенный и антистероидный биологический эффект. У рыб с проявляемой активностью EROD наблюдаются такие репродуктивные нарушения, как снижение плодовитости и гонадосоматического индекса, асинхронность развития половых клеток и задержка их развития, снижение трофической обеспеченности яйцеклеток запасами белков и липидов [9]. У таких рыб повышена частота опухолеобразований.
Таблица 2
Активность этоксирезоруфин-О-деэтилазы (EROD, мкМ резоруфина/мг белкахмин.) в печени некоторых азовских рыб
Вид Камбала-калкан Пиленгас
136,15 ± 27,39 188,77 ± 44,15
Активность другого использованного нами биомаркера - этоксикумарин-О-деэтилазы (ECOD) - детектирует воздействие более широкого круга антропогенных ксенобиотиков, включая компоненты нефтепродуктов и некоторые пестициды. У всех исследованных видов азовских рыб активность ECOD также повышена (табл. 3). В отличие от EROD, ECOD может детектироваться и у физиологически здоровых рыб, особенно в активных фазах полового цикла, и у самцов при повышении эндогенного уровня андрогенов, что указывает на возрастание биологической инактивации половых гормонов в организме рыб. Однако величина активности при нормальных условиях мала и варьируется в пределах 0-50 мкМ кумарина/мг белкахмин. Более высокие значения ECOD указывают на наличие в среде обитания и в организме рыб дополнительных факторов индукции - органических ксенобиотиков. Поэтому в качестве критерия существенности такого индуктивного влияния нами использовано количество особей в выборке со значением ECOD выше 200 мкМ кумарина/мг белкахмин, то есть с 4-5-кратным превышением значений физиологической нормы. Значения активности свыше 200 мкМ кумарина/мг белкахмин отмечены в среднем у 30% калкана, 14% пиленгаса.
Таблица 3
Активность этоксикумарин-О-деэтилазы (ECOD, мкМ кумарина/мг белкахмин)
у некоторых азовских рыб
Вид Камбала-калкан Пиленгас
286,63 ± 64,40 168,47 ± 33,28
Полученные материалы по ECOD указывают на существенность влияния ксенобиотиков на процессы катаболизма половых стероидов и, как следствие, на ускорение их биологической инактивации, снижение их биологического эффекта и воспроизводительной функции.
В детоксикации ксенобиотиков в организме принимают участие две основные взаимосвязанные системы - I фазы (монооксигеназное окисление, делающее молекулы ксенобиотиков более гидрофильными) и II фазы (конъюгирование, перевод в водную фазу, выведение). Из ферментов второй фазы детоксикации использовали в качестве биомаркера глутатион^-трансферазу (GST). У исследованных видов азовских рыб величина активности GST высока у калкана и пиленгаса (табл. 4).
Таблица 4
Активность глутатион^-трансферазы (GST, мМ глутатиона/мг белка*мин) у некоторых азовских рыб
Вид Камбала-калкан Пиленгас
28,14 ± 3,41 25,31 ± 2,45
Таким образом, анализ полученного материала показывает наличие у рыб-бентофагов негативных метаболических сдвигов, обусловленных антропогенным загрязнением акваторий юго-восточной части Азовского моря. Свыше четверти рыб в популяциях камбалы-калкан имеют значения биомаркеров, свидетельствующих о сдвиге метаболизма и генеративного качества. У пиленгаса примерно каждая седьмая особь также имеет нарушенный метаболический фон. Действие загрязнения на рыб отмечалось практически на всех исследованных частях азовского ареала [9].
Оценка физиолого-биохимических показателей бычков Азовского бассейна в зонах повышенного влияния антропогенного загрязнения
При анализе бычковых рыб рассматривали размерно-массовые характеристики, показатель упитанности, гепатосоматический индекс и содержание белка в печени. У рыб, отловленных в Темрюкском заливе, отмечено увеличение значения гепатосоматического индекса относительно рыб из других районов. Увеличение массы печени в посленерестовый период может происходить вследствие активации функции детоксикации, что ведет к гипертрофии этого органа. Содержание белка в печени у рыб в большинстве исследованных районов стабильно. Однако у бычков, обитающих на грунтах северо-восточнее порта Темрюк, содержание белка было снижено в среднем на 40%. Это снижение, очевидно, может быть связано с цирротическими изменениями органа вследствие воздействия на рыб неблагоприятной экологической обстановки и развития его жировой дистрофии. Содержание влаги и жира в мышцах кругляка, собранного в разных квадратах, было практически одинаково и составило в среднем 77,7 и 4,0%. Количество белка в мышцах бычков было высоким - 18,3-18,8%.
Основные энергетические запасы у бычков сосредоточены в печени. Содержание белка и влаги в печени низкое (8,0% и 37,2%, соответственно), а содержание жира высокое (50-70%). Уровень гликогена также высокий - 2780 мг %. Наблюдается и высокое содержание биохимических компонентов в сыворотке крови в период нагула: белка - 6,88 г %, холестерина - 528 мг %.
Гематологические показатели свидетельствуют о низком уровне воздействия загрязнения на бычков на станциях, прилегающих к Керченскому проливу, и о его повышении в юго-восточной части Темрюкского залива. У рыб, обитающих на загрязненных грунтах, отмечено наличие эритроцитов с волнистыми контурами оболочки. Это свидетельствует о нарушении осмотической резистентности эритроцитов. У особей, отловленных в районе порта Темрюк, отмечалось наличие микроядер, что свидетельствовало о воздействии на рыб генотоксических веществ в этой акватории. По-видимому, здесь сказывается влияние деятельности порта и выноса загрязняющих веществ со стоком р. Кубань и Соловьевским гирлом Курчанского лимана. Одновременно на мазках крови этих рыб отмечались многочисленные незрелые формы клеток белой крови.
При морфологическом исследовании паренхимы печени у бычков отмечалось нарушение строения трабекул (20% рыб). У рыб выявлена атрофия гепатоцитов, жировая (100% рыб) и баллонная дистрофия (23% рыб).
Таким образом, результаты гистологического исследования печени бычков выявили значительное число отклонений в ее структуре у рыб во всех исследованных районах обитания. Наиболее глубокие патоморфологические изменения обнаруживаются у рыб в юго-восточной части Темрюкского залива, особенно в районе порта Темрюк, что согласуется с гематологическими материалами и указывает на неблагоприятную фоновую экологическую обстановку в этом районе.
При анализе состояния гонад самок выявлено, что у 5% самок из районов повышенного загрязнения в гонадах отмечалась тотальная резорбция невыметанных икринок. Ооциты подвергались десквамации, при этом развитие новой генерации протоплазматических ооцитов было сильно заторможено, и количество их было очень небольшим. У 15% самок резорбирующие ооциты занимали до 50% площади ястыка, ооциты протоплазматического роста были многочисленны и имели разные размеры, что может быть классифицировано как проявление асинхронно-сти развития ооцитов. В целом у 80% обследованных самок гонады находились в нормальном функциональном состоянии и не имели патологических изменений.
Таким образом, выполненные в береговой зоне Темрюкского залива и северо-восточной части Керченского пролива исследования с использованием в качестве биоиндикаторов фоновой экологической обстановки бычковых рыб с низкой миграционной активностью показали нал и-чие негативного влияния загрязнения водной среды на биологию этих видов. Наименьшее влияние было отмечено в западных частях Темрюкского залива; по мере приближения к юго -восточным акваториям и северо-восточной части Керченского пролива негативные проявления загрязнения на биологию бычков возрастали.
В результате проведенного корреляционного анализа не было выявлено существенной взаимосвязи величин содержания цитохрома Р450 в микросомах и активности ГТФ в цитозоле печени бычков с величинами содержания в донных отложениях исследуемого района нефтеуглеводоро-дов (R = 0,32), хотя высокая степень корреляции биомаркерных показателей бычков была установлена с величинами содержания хлорорганических пестицидов (ХОП, R = 0,96), полихлориро-ванных бифенилов (ПХБ, R = 0,84), синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ, R = 0,87) и кадмия (R = 0,52).
Оценка физиолого-биохимических показателей пиленгаса Азовского бассейна в зонах повышенного влияния антропогенного загрязнения
Успешная акклиматизация дальневосточной кефали-пиленгаса (Liza haematoeilus Temminck & Shlegel) привела к натурализации вида, который вскоре стал одним из основных объектов промысла. В настоящее время стадо пиленгаса освоило всю акваторию Азовского моря и прилегающих лиманов и обитает в местах с различными условиями среды (соленость, температурный режим, кормовая база и др.) и разной степенью антропогенного загрязнения.
Интенсивный нагул и рост пиленгаса в Азовском море происходят в летний и осенний периоды. Максимальные уровни накопления резервных веществ в сыворотке крови, печени и мышцах пиленгаса, а также значительное отложение внутриполостного жира отмечены у рыб в конце осеннего нагула. Годовые колебания запасов энергопластических веществ у рыб в конце нагула незначительны. В последние годы отмечена тенденция снижения жировых запасов в теле рыб. Количество жира в мышечной ткани, липидов в сыворотке крови пиленгаса было снижено на 15-18% по сравнению с показателями предыдущих лет. Концентрация белка в печени пиленгаса по годам варьировалась от 9,2 до 11,4%, в мышцах - от 13,2 до 15,9% (табл. 5).
Таблица 5
Показатели физиологического состояния пиленгаса в конце нагула в Азовском море
Показатели 1999-2006 гг. 2007-2015 гг.
Длина, см 53 48,1
Масса, кг 2,7 2,1
Сыворотка крови
Белок, г% 7,1 7,0
Липиды, мг% 1510 1240
Холестерин 590 520
Иммуноглобулины, у. е, 3,02 2,6
Печень
Белок, % 10,3 10,8
Влага, % 63,6 65,8
Жир, % 44,2 40,6
Мышцы
Белок, % 14,0 13,2
Влага, % 75,4 76,4
Жир, % 15,5 13,1
За период зимовки степень зрелости гонад у пиленгаса практически не меняется. В разные годы снижение биохимических компонентов сыворотки крови составляет 10-30%, мышечного жира 8-20% в зависимости от термического режима. Расходуются запасы внутриполостного жира.
В весенний период происходит активизация метаболических процессов и интенсивное созревание пиленгаса. Уже в апреле все самки и самцы имеют гонады в III стадии зрелости. Дозревание гонад и нерест рыб в мелководных, быстро прогреваемых водоемах происходит во второй половине мая. Часть производителей пиленгаса ежегодно мигрирует из Азовского моря на нерест в прибрежные водоемы Черного моря через Керченский пролив. Во время созревания и нерестовой миграции у особей обоего пола запасы жира в мышцах снижаются на 40-50%. У самок жирность печени уменьшается вдвое, у самцов остается стабильной. Разный характер динамики жировых запасов в печени самок и самцов в весенний период обусловлен более высоким накоплением жира в яичниках (до 50%) по сравнению с содержанием жира в семенниках (14%). Гонадосоматический индекс у зрелых самок и самцов в IV стадии одинаков (12-14%). Показатели сыворотки крови в весенний период сохраняются на достаточно высоком уровне, что обеспечивается интенсивным питанием рыб. У зрелых самцов уровень биохимических компонентов сыворотки крови несколько снижен по сравнению с показателями самок. Средние показатели многолетних наблюдений для самок и самцов пиленгаса с гонадами в IV стадии зрелости представлены в табл. 6.
Таблица 6
Показатели физиологического состояния самок и самцов пиленгаса в Азовском море в весенний период в 2006 г. и 2015 г.
Показатели Самки Самцы
2006 г. 2015 г. 2006 г. 2015 г.
Длина, см 46 50 49 45,5
Масса, кг 1,8 2,1 1,7 1,7
Сыворотка крови
Белок, г% 6,7 5,6 6,1 5,8
Холестерин 560 391 533 574
Гонады
Белок, % 20,3 28,6 7,2 10,1
Жир, % 49,1 54,5 14,1 15,3
Печень
Белок, % 11,8 15,3 12,0 16,7
Жир, % 20,6 25,7 44,0 52,5
Мышцы
Белок, % 12,1 28,6 10,9 30,1
Жир, % 9,5 7,4 10,2 15,3
Ежегодно у 10-20% самок пиленгаса в Азовском и Черном морях выявляется частичная резорбция зрелых ооцитов в ястыке. Структура остальных зрелых ооцитов следующей генерации (II и III стадий зрелости) без патологии. Возраст и коэффициент упитанности у самок с частичной резорбцией ооцитов не отличаются от этих параметров у остальных рыб. Гонадосоматиче-ский индекс у них повышен. Уровни резервных веществ в тканях резорбирующих самок существенно снижены. Особенно резко отличается концентрация холестерина в сыворотке крови и содержание жира в печени (табл. 7).
Таблица 7
Показатели физиологического состояния самок пиленгаса с частичной резорбцией и нормальным развитием икры
Показатели Нормальное развитие икры Частичная резорбция икры Отклонения от «нормы», %
Возраст, лет 3,6 4,0 -
Коэффициент упитанности 1,54 1,58 -
Гонадосоматический индекс 12,5 15,9 +21
Белок сыворотки крови, г% 6,27 4,41 -30
Липиды сыворотки крови, мг% 969 713 -26
Холестерин сыворотки крови, мг% 510 275 -46
Иммуноглобулины сыворотки крови, у. е, 2,73 1,70 -38
Жир печени, % 39,2 15,6 -60
Жир мышц, % 10,4 6,5 -37
Кол-во рыб, % 80 20 -
По итогам морфофункциональных исследований печени и селезенки пиленгаса отмечено, что количество рыб с дефектной структурой постепенно увеличивается. Динамика морфопато-логических изменений в печени может служить критерием оценки влияния среды обитания на популяцию пиленгаса. Степень патологии печени (от 1 до 5 баллов) в разных районах вылова рыб различна (табл. 8). Максимальное количество рыб с морфопатологией печени выявлено во время осеннего нагула в Темрюкском заливе и Керченском проливе, которые характеризуются значительным уровнем комплексного загрязнения. Особи с нормальной структурой печени в этом районе не встречались.
Таблица 8
Соотношение особей пиленгаса с разной стадией патологии печени в разных районах вылова, %
Баллы Азовское Темрюкский Керченский
море залив пролив
1 0 0 10
2 25 75 50
3 75 25 40
4 0 0 0
5 0 0 0
С учетом высокой миграционной активности пиленгаса для определения локального воздействия токсикантов нами были использованы высокочувствительные лабильные гематологические показатели. Значительная патология клеток крови была отмечена у 83-88% пиленгаса в период нерестовой миграции (конец мая) в Керченском проливе. Изменения показателей белой крови свидетельствуют о снижении защитных функций и развитии токсикоза у пиленгаса, отловленного в Керченском проливе.
По сравнению с другими рыбами у азовского пиленгаса имеются биохимические предпосылки стабильности репродуктивной функции, обеспечивающие эффективность размножения в разных биотопах. Нами установлено, что стабильность репродуктивной функции обеспечивается высоким уровнем жирорастворимых антиоксидантов при довольно низких значениях активностей ферментов детоксикационных систем печени. У представителей этого вида, выловленных в море и в прилегающих к нему водоемах, были исследованы показатели антиоксидантной защиты различных тканей и другие ксенобиохимические параметры печени. Несмотря на то, что уровень токоферола в печени у пиленгаса по-прежнему остается самым высоким среди других видов рыб, можно говорить о вероятном воздействии на особей пиленгаса загрязняющих веществ, содержащихся в детрите. Это подтверждают и данные по исследованию активности ферментов I и II фазы детоксикации. Так, содержание CYP у изученных образцов составило 1,71 ± 0,34 нМоль/мг белка микросом печени, цитохрома Р-420 - 3,84 ± 0,62; а цито-хрома Ь5 - 0,71 ± 0,10 нМоль/мг белка.
Таким образом, по уровню воздействия экотоксикантов пиленгас входит в «группу риска» видов, испытывающих эффект индукции CYP. Другие негативные проявления токсикации у пиленгаса, по сравнению с другими видами рыб, сглажены. Этому, по-видимому, способствует обнаруженный нами у пиленгаса широкий диапазон активности основного компонента II фазы детоксикации - глутатион^-трансферазы. В период физиологического голодания, например, при совершении нерестовых миграций, когда экзогенный поток экотоксикантов слаб, активность ГТФ снижается до величин в диапазоне 10-80 мкМоль глутатиона/мг белка цитозоля печени в 1 мин. Такие величины близки к значениям, характерным для питающихся хищных рыб. При питании пиленгаса зообентосом (например, фораминиферами и нереисом), активность ГТФ возрастает до величин в диапазоне 100-200 мкМоль глу/мг белкахмин, а интенсивное питание детритом с высоким содержанием чужеродных соединений биогенного и антропогенного происхождения повышает активность ГТФ до 250-350 мкМоль глутатиона/мг*мин.
К примеру, в 2008 г. в III декаде мая после аварии судов в Керченском проливе (осенью 2007 г.) проведены сравнительные исследования содержания антиоксидантов -прорепродукторов (токоферол, каротиноиды) в печени и гонадах пиленгаса в IV стадии зрелости, отловленного в Азовском море и в районе Керченского пролива (м. Тузла). Анализ полученных данных показал снижение на 30% содержания каротиноидов в печени и гонадах самок пиленгаса, выловленного в Азовском море, по сравнению с 2007 г. (от 15,0 до 10,5 мкг/г сырой ткани и от 22,0 до 15,4 мкг/г сырой ткани, соответственно). Аналогичные изменения произошли в гонадах самцов, где отмечено снижение концентрации каротиноидов на 62% (от 3,6 до 1,4 мкг/г).
Исследования уровня жирорастворимых антиоксидантов у мигрантов пиленгаса (м. Тузла) выявило значительное превышение концентрации каротиноидов в печени (на 87%) и гонадах (на 81%) самок пиленгаса по сравнению с рыбами, отловленными в этот же период в северовосточной части Азовского моря. Их значения составили, соответственно, 1Q,5 и 14,1, 15,4 и 27,9 мкг/г сырой ткани. Содержание каротиноидов в мышцах близко по своим значениям (4,5 и 4,1 мкг/г сырой ткани). Напротив, у самцов выявлено снижение уровня каротиноидов в печени на 43%, в гонадах на 34%, а в мышцах на 5Q% (в печени 1Q,3 и 5,8; в гонадах 1,4 и Q,9; в мышцах б,2 и 3,1 мкг/г сырой ткани, соответственно).
По-видимому, приспособленность пиленгаса к питанию детритом, потенциально содержащим ксенобиотики микробиального или иного происхождения, сопровождается присущей виду высокой детоксикационной активностью, что позволяет ему преодолевать воздействие антропогенной токсикации среды обитания. При существовании пиленгаса в условиях эвтрофного Азовского моря, в составе детрита, представленного преимущественно отмершей массой фитопланктона, содержится значительное количество таких важных прорепродукторов, как токоферол и каротинои-ды. Таким образом, метаболические особенности пиленгаса обеспечивают его стабильную репродукцию в современных трофических и экотоксикологических условиях ареала [11].
Заключение
Устойчивость репродукции неодинакова у разных видов рыб и зависит от пола и других физиологических особенностей. Наиболее информативными и удобными объектами при изучении формирования биоответа на загрязнение среды обитания являются рыбы-бентофаги. Мониторинговые исследования показали, что в настоящее время значения исследуемых биомаркеров загрязнения (CYP, ECOD, EROD, GST) у азовских рыб показывают повышенную индукцию в печени рыб ферментов детоксикации, что свидетельствует о поступлении в организм по пищевой цепи таких ксенобиотиков, как нефтепродукты, полиароматические углеводороды, пестициды и полихлорбифенилы. В то же время анализ материалов по современной экологической обстановке и фоновому уровню загрязнения донных отложений Азовского и Черного морей показал, что наблюдаемый в настоящее время уровень загрязнения акваторий не летален для взрослых рыб-бентофагов, за исключением бычков, у которых токсемия может снижать устойчивость особей к гипоксии и увеличивать масштабы их гибели при заморных явлениях [1]. Выполненные физиолого-биохимические исследования показали, что современный уровень загрязнения донных отложений биотопов обитания донных рыб в изученных районах не оказывает депрессивного действия на темпы линейного и весового роста бычков, а также на накопление в их тканях трофических веществ (белки, липиды).
Анализ полученного материала показывает восприимчивость изученных видов рыб к действию загрязнения. Выявленные изменения гематологических, морфологических и биохимических параметров тканей характеризуют реакцию рыб на комплекс различных негативных факторов в районе Керченского пролива и в предпроливной зоне и носят, вероятно, обратимый характер.
Таким образом, выполненные исследования позволяют заключить, что функциональное состояние производителей основных промысловых видов рыб в разных районах Азовского моря и в Керченском проливе относительно благополучное, что обусловлено биологическими и поведенческими характеристиками этих видов рыб.
Литература
1. Экосистема Азовского моря: антропогенное загрязнение / A.A. Кленкин, И.Г. Корпакова, Л. Ф. Павленко, З.А. Темердашев. - Краснодар, 2QQ7. - 324 с.
2. Omura A.T., Sato R. The carbon monoxide-binding pigment of liver microsomes. Solubilization, purification and properties // J. Biol. Chem. - 1964. - V. 239, № 7. - P. 2379-2385.
3. Burke M.D., Mayer R.T. Ethoxyresorufin: direct fluorometric assay of microsomal O-dealkylation which is preferentially inducible by 3-methylcholanthrene // Drug. Metab. Dispos. -1974. - V. 2. - P. 538-544.
4. Sen A., Kirikbakan A. Biochemical сharacterization and distribution of glutathione S-transferases in leaping mullet (Liza saliens) // Biochemistry. - 2004. - V. б9, № 9. - P. 1322-1336.
5. Polymorphonuclear leukocyte species in the disposal of hydrogen peroxide (H2O2) / Higgins C.P., Baehner R.L., McCallister J., Boxer L.A. // Proc. Soc. Exsp. Biol. Med. - 1978. - V. 158. - P. 478-481.
6. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. - 1976. -V. 72. - P. 248-254.
7. Физиолого-биохимические и генетические исследования ихтиофауны Азово-Черноморского бассейна: метод. руководство. - Ростов-на/Д.: Эверест, 2005. - 100 с.
8. Дудкин С.И. Система биомониторинга состояния популяций рыб в связи с оценкой влияния антропогенного загрязнения Азовского моря // Тез. докл. междунар. конф. «Новые технологии в защите биоразнообразия в водных экосистемах» (Москва, МГУ, 27-29 мая 2002 г.) - М.: 2002.- С. 105.
9. Экологические аспекты биологии и репродукции / Г.Г. Корниенко, А.А. Кожин, С.П. Воловик, Э.В. Макаров. - Ростов-на/Д.: Эверест, 1998. - 238 с.
10. Эколого-физиологические исследования обмена веществ дальневосточного пиленгаса / Л.В. Баденко, Г.Г. Корниенко, Л.И. Семененко, Н.Е. Бойко, Е.М. Денисова // 6 Всесоюз. конф. по экологической физиологии и биохимии рыб: тезисы докл. - Вильнюс, 1985. - С. 12-13.
11. Дудкин C.И. Биохимические методы биоиндикации токсического воздействия на гидро-бионты. Методы рыбохозяйственных и природоохранных исследований в Азово -Черноморском бассейне. - Краснодар, 2005. - С. 292-315.
Информация об авторах Information about the authors
Корниенко Галина Гавриловна - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства» (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник
Kornienko Galina Gavrilovna - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Doctor of Biological Sciences, Professor, Leading Researcher
Дудкин Сергей Иванович - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; кандидат биологических наук, доцент; начальник службы нормативно-правового регулирования рыболовства, международной и образовательной деятельности
Dudkin Sergey Ivanovich - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Candidate of Biological Sciences, Docent; Head of Service of Legal Regulation of Fisheries, International and Educational Activities
Сергеева Светлана Григорьевна - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник; sgs1301@yandex.ru
Sergeeva Svetlana Grigorevna - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Candidate of Biological Sciences; Leading Researcher; sgs1301@yandex.ru
Ружинская Людмила Петровна - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; старший научный сотрудник
Ruzhinskaya Lyudmila Petrovna - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Senior Researcher
Цема Нина Ивановна - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйств (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; старший научный сотрудник
Tsema Nina Ivanovna - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Senior Researcher
Бугаев Леонид Анатольевич - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; заведующий отделом
Bugaev Leonid Anatolevich - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Head of Department
Войкина Анна Владимировна - Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (АзНИИРХ); 344002, Россия, Ростов-на-Дону; заведующая лабораторией
Voykina Anna Vladimirovna - Azov Fisheries Research Institute (AzNIIRKH); 344002, Russia, Rostov-on-Don; Head of Laborator
