CC BY
49
УДК [551.464.38+581.526.325.3(262.81)]:546.23 ББК [28.639.32:24.126.2]:26.221.1(961)
Н. А. Голубкина, А. А. Жилкин, В. Ф. Зайцев, Е. С. Спиридонова
НАКОПЛЕНИЕ СЕЛЕНА В ВОДНЫХ ОРГАНИЗМАХ КАСПИЙСКОГО МОРЯ
N. A. Golubkina, A. A. Zhilkin, H. H. Spiridonova, V. F. Zaitsev
ACCUMULATION OF SELENIUM IN AQUATIC ORGANISMS OF THE CASPIAN SEA
Установление уровней накопления селена морской рыбой актуально в связи с поразительно высокими концентрациями микроэлемента в мышечной массе рыб по сравнению с наземными животными и широким распространением недостатка потребления селена населением большинства стран мира. По способности аккумулировать селен исследованные виды можно расположить в следующий ряд: карась < красноперка < щука = кутум < окунь < сазан < кефаль <
< атерина < судак < вобла < килька обыкновенная < бычки < килька анчоусовидная < осетр. Известно, что основным источником селена для рыб является пища, хотя некоторое количество элемента поступает через жабры в процессе дыхания. Сравнение полученных результатов с данными аккумулирования селена мышечной тканью рыб разных регионов мира указывает на отсутствие выраженного селенодефицита в Каспийском море.
Ключевые слова: Каспийское море, водные организмы, селен, селенодефицит.
The establishing of the levels of selenium accumulation in sea fish is rather actual because of surprisingly high concentrations of trace elements in fish muscles as compared with terrestrial animals and the wide spread lack of public consumption of selenium in most countries of the world. By the ability to accumulate selenium investigated species can be arranged in the following order: crucian carp < rudd < pike = kutum < perch < carp < grey mullet < silverside < pikeperch < roach < common sprat < gobies < anchovy sprat < sturgeon. It is known that the main source of selenium to fish is the food though some elements pass through the gills during respiration. Comparison of the obtained results with data of selenium accumulation in muscle tissue of fish from different regions of the world indicates the absence of selenium deficiency in the Caspian Sea.
Key words: the Caspian Sea, aquatic organisms, selenium, selenodefidt.
Введение
Вопрос об установлении уровней накопления селена морской рыбой постоянно привлекает внимание исследователей [1]. Это связано, несомненно, с поразительно высокими концентрациями микроэлемента в мышечной массе рыб по сравнению с наземными животными и широким распространением недостатка потребления селена населением большинства стран мира. С другой стороны, крайне важным представляется установление особенностей аккумулирования микроэлемента представителями разных звеньев пищевой цепи морской экосистемы. Особый интерес в этом отношении представляют закрытые моря ввиду специфических особенностей формирования и состава гидробионтов. Каспийское море в этом отношении является уникальным благодаря изолированности, специфическим различиям в солености северной и южной частей, наличию среди гидробионтов северных представителей млекопитающих - тюленей, широкому распространению пресноводных видов рыб в Северном Каспии вследствие интенсивного разбавления морской воды стоком р. Волги.
Целью исследования была оценка селенаккумулирующей способности разных представителей морских гидробионтов Каспийского моря и выявление закономерностей аккумулирования микроэлемента.
Методы исследований
Образцы гидробионтов отбирали в 2009-2010 гг. на территории Северного и Среднего Каспия (Махачкала). Исследовались следующие виды рыб: обыкновенная и анчоусовидная килька, вобла, атерина, бычки, карась, кутум, щука, окунь, красноперка, сазан, кефаль и осетр. Определение селена осуществляли также в креветках, каспийском раке, моллюсках, водоросли
лауренции, морской траве зостере и донных отложениях. Отдельно изучено распределение селена в мышечной ткани и органах 4-х каспийских тюленей, отловленных в 2009 г. Образцы мышечной ткани и органов замораживали и хранили до начала анализа при температуре -4 °С. Образцы водорослей и морской травы, а также донных отложений высушивали до постоянной массы при комнатной температуре и гомогенизировали. Содержание селена устанавливали флуорометрически [2].
Статистическую обработку результатов осуществляли с использованием критерия Стьюдента.
Результаты исследований и их обсуждение
В таблице представлены данные о содержании селена в мышечной массе рыбы, выловленной на Северном Каспии и в районе Махачкалы (Средний Каспий). Различия между Северным и Средним Каспием для большинства видов недостоверны. Исключение составляют сазан и вобла, накапливающие достоверно больше селена в районе Махачкалы по сравнению с Северным Каспием. По способности аккумулировать селен исследованные виды можно расположить в следующий ряд: карась < красноперка < щука = кутум < окунь < сазан < кефаль < атерина < судак < < вобла < килька обыкновенная < бычки < килька анчоусовидная < осетр. Межвидовые различия в аккумулировании селена в мышечной ткани рыб Каспия составили 154-1090 мкг/кг. Что касается внутривидовых различий, то они достигали в среднем 20-30 % и только у осетра составили 55 %.
В этом ряду поразительно высокой селенаккумулирующей способностью обладает осетр. При отсутствии аномально высоких концентраций селена в водной среде среди морской и пресноводной рыбы столь высокие концентрации селена неизвестны. Показательно, что такие высокие уровни зафиксированы у осетров как Северного, так и Среднего Каспия, причем исследовались дикие виды.
Содержание селена в рыбе Каспийского моря
Вид рыб Средний Каспий (Махачкала) Северный Каспий Среднее
М ± 8Б (и) Интервал концентраций М ± 8Б (и) Интервал концентраций
Карась серебристый 154 ± 67 (4) 73-274 198 ± 45 (9) 134-293 184±53 (13)
Щука 224 ± 53 (2) 170-277 192 ± 33 (6) 138-266 200 ± 40 (8)
Окунь 251 ± 48 (2) 203-300 196 ± 37 (6) 159-308 210 ± 47 (8)
Красноперка 212 ± 12 (2) 200-224 - - 212 ± 12
Кутум - - 224 ± 13 (2) 211-237 224 ± 13 (2)
Сазан 280 ± 10 (2) 269-290 207 ± 30 (2) 177-237 243 ± 36 (4)
Кефаль 300 ± 81 (4) 185-418 306 ± 86 (4) 225-478 303 ± 83 (8)
Атерина - - 343 ± 51 (5) 250-431 343 ± 51 (5)
Судак 365 ± 53 (4) 274-430 335 ± 8 (2) 327-343 355 ± 42 (6)
Вобла 444 ± 69 (9) 399-556 274 ± 37 (12) 191-456 356 ± 104 (21)
Килька обыкновенная 445 ± 46 (4) 354-496 406 ± 92 (13) 298-592 415±84(17)
Бычки - - 478 ± 86 (14) 300-574 478 ± 86(14)
Килька анчоусовидная 516 ± 75 (7) 388-605 569 ± 14 (3) 548-583 539 ± 63 (10)
Осетр 1 055 ± 680 (10) 248-2 100 1 276 ± 102 (2) 1 174-1 378 1 092±604 (12)
Сравнение полученных результатов с данными аккумулирования селена мышечной тканью рыб разных регионов мира указывает на отсутствие выраженного селенодефицита в Каспийском море.
В связи со сравнительно высоким содержанием селена в мышечной ткани рыб Каспийского моря не вызывают удивления высокие концентрации микроэлемента в органах и тканях каспийского тюленя, питающегося преимущественно килькой, в которой концентрация селена превышает 400 мкг/кг (табл.). Средняя концентрация селена в мышцах каспийского тюленя составила 675 мкг/кг при сравнительно небольшом интервале концентраций - 598-752 мкг/кг, т. е. коэффициент концентрирования составляет около 1,5. Преимущественное накопление микроэлемента наблюдается в печени и почках, причем уровень аккумулирования селена в печени близок к соответствующим показателям для тюленей Австралии [3] - 1,08-1,27 и 1,10 мг/кг соответственно (рис. 1).
2500 2000 1500 1000 500
о
1 2 3 4 5 6 7 8
■ IМ1111
Рис. 1. Содержание селена в органах и тканях каспийского тюленя:
1 - мышцы; 2 - кишки; 3 - сердце; 4 - желудок; 5 - селезенка; 6 - легкое; 7 - печень; 8 - почки
Повышены концентрации селена и в печени исследованных видов рыб - в 2-4 раза, в то время как содержание микроэлемента в жабрах превышает уровень в мышцах в среднем в 1,62 раза.
Известно, что основным источником селена для рыбы является пища, хотя некоторое количество элемента поступает через жабры в процессе дыхания [4]. Донные отложения являются первым звеном пищевой цепи переноса селена в водоемах. Уровень селена в донных отложениях Каспия составил 108-230 мкг/кг, что близко к показателям накопления селена донными осадками Берингова и Балтийского моря (Финляндия). Это относительно низкий показатель в сравнении с данными о донных осадках западного побережья США, Гренландии и ирландского побережья. По данным [5], в донных отложениях преобладают органические формы селена. Принято считать, что селен, как и другие рассеянные элементы, в морской воде связан с дисперсным органическим веществом, основным источником которого служат отмирающие планктонные организмы. Процесс разрушения их остатков наиболее активно происходит на глубине 500-1 000 м, поэтому в осадках шельфовых и неглубоких приконтинентальных морей скапливаются огромные массы дисперсного органического вещества, к которым добавляются органические взвеси, вынесенные речным стоком. Весьма показательным в связи с этим является высокий уровень накопления селена водорослями и морской травой Каспийского моря. Коэффициенты концентрирования для этих продуцентов составили 1-4 (зостера) и 2,8-6 (лауренция). В пересчете на содержание селена в воде Каспия (490 нг/л [6]) коэффициенты концентрирования составляют 510-1367 (зостера) и 957-2063 (лауренция) [7]. Следует отметить, что аналогичные уровни накопления селена описаны также для морской травы и водорослей побережья Канады [8] и Японского моря [9]. Высокая пищевая ценность этих продуцентов как источников селена определяется тем, что они содержат преимущественно хорошо усваиваемые селенсодержащие аминокислоты [3].
Отмечены также сезонные и географические особенности аккумулирования селена морскими травами. Так, было установлено, что в Северном Каспии уровень накопления селена зостерой существенно выше, чем в среднем Каспии у берегов Казахстана - 250-670 и 161-301 мкг/кг соответственно. Наибольшее количество селена аккумулировалось в зостере Среднего Каспия (побережье Казахстана) в апреле - 300 мкг/кг, снижаясь вдвое к концу октября (рис. 2).
12 3
Рис. 2. Сезонные вариации в накоплении селена зостерой среднего Каспия: 1 - апрель; 2 - август; 3 - конец октября
Уровень селена в моллюсках Северного Каспия составил 349 ± 19 мкг/кг (мышечная ткань), в каспийском раке - 359 ± 39 мкг/кг, креветках - 439 ± 125 мкг/кг.
Заключение
Результаты исследования впервые дают общую картину распределения селена по пищевой цепи Каспийского моря. Среди выявленных закономерностей аккумулирования селена следует указать сезонные колебания в накоплении микроэлемента морской травой, особенности накопления селена органами и тканями рыбы и каспийского тюленя, а также наличие гипераккумулирования селена мышечной тканью каспийского осетра.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Содержание селена в мышечной ткани морских видов рыб в Каспийском море / Н. А. Голубкина, О. А. Чиженкова, В. Ф. Зайцев, А. М. Камакин // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. - 2009. - № 2. - С. 44-46.
2. Alfthan G. A micromethod for the determination of selenium in tissues and biological fluids by single-test-tube fluorimetry // Anal. Chim. Acta 65. - 1984. - Vol. 184. - P. 187-194.
3. Baldwin S. Assessing selenium cycling and accumulation in aquatic ecosystems // Water, air and soil pollution. - 1996. - Vol. 90. - P. 93-104.
4. Selenium Occurrence, distribution and speciation in the cockle Anadara trapezia and the Mullet Mugil ce-phalus / W. Maher, M. Deaker, D. Jolley et al. // Applied organometallic chemistry. - 1997. - Vol. 11. -P. 313-326.
5. Weres O., Jaouni A. R., Tsao L. The distribution, speciation and geochemical cycling of selenium in a sedimentary environment, Kesterson Reservior, California, USA // Appl. Geochem. - 1985. - Vol. 4. - P. 543-563.
6. Ермаков В. В., Ковальский В. В. Биологическое значение селена. - М.: Наука, 1974. - 294 с.
7. Содержание селена в донных отложениях и растениях северной части Каспийского моря /
Н. А. Голубкина, О. А. Чиженкова, В. Ф. Зайцев, Е. С. Спиридонова // Вестн. Астрахан. гос. техн.
ун-та. - 2011. - № 1 (51). - С. 10-12.
8. Sandholm M., Oksanen H. E., Pesonen L. Uptake of selenium by aquatic organisms // Limnol. Oceanogr., 1973. - Vol. 18. - P. 496-499.
9. Струппуль Н. Э. Аккумуляция селена гидробионтами Японского моря в естественных и экспериментальных условиях: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Владивосток, 2003. - 24 с.
Статья поступила в редакцию 13.03.2012
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Голубкина Надежда Александровна - Научно-исследовательский институт питания Российской академии медицинских наук, Москва; д-р с.-х. наук; старший научный сотрудник лаборатории пищевой токсикологии; [email protected].
Golubkina Nadezhda Aleksandrovna - Nutrition Research Institute of Russian Academy of Medical Science, Moscow; Doctor of Agriculture Science; Senior Research Worker of the Laboratory of Nutritional Toxicology; [email protected].
Жилкин Александр Александрович - Астраханский государственный технический университет; д-р биол. наук, профессор; [email protected].
Zhilkin Alexander Aleksandrovich - Astrakhan State Technical University; Doctor of Biological Science; Professor; [email protected].
Зайцев Вячеслав Фёдорович - Астраханский государственный технический университет; д-р с.-х. наук, профессор; зав. кафедрой «Гидробиология и общая экология»; [email protected].
Zaitsev Vyacheslav Fedorovich - Astrakhan State Technical University, Astrakhan; Doctor of Agricultural Science, Professor; Head of the Department "Hydrobiology and General Ecology"; [email protected].
Спиридонова Екатерина Сергеевна - Астраханский государственный технический университет; аспирант кафедры «Гидробиология и общая экология»; [email protected].
Spiridonova Ekaterina Sergeevna - Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Hydrobiology and General Ecology"; [email protected].
