CC BY
8УДК 577.118:636.09(470-67)
С.Г. Луганова1, Ш.К. Салихов2, Г.И. Гиреев1
Роль дисбаланса микроэлементов (B, Mo, Cu, Co) в биогеохимической цепи в возникновении борных энтеритов животных
1 Дагестанский государственный педагогический университет
2 Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН; salichov72@,mail. ru
Исследован микроэлементный состав объектов пастбищных экосистем равнинной зоны Дагестана. Выявлено, что дисбаланс B, Mo, Cu, Co в окружающей среде вызывает патологию борного энтерита на территории Присулакских пастбищ Дагестана.
Ключевые слова: Кизлярские пастбища, Присулакские пастбища, микроэлементы, дисбаланс, борный энтерит.
Investigated trace element composition of the objects of pasture ecosystems flat zone of Daghestan. Revealed that the imbalance B, Mo, Cu, Co in the environment causes the pathology of boric enteritis in Prisulak-sky pastures of Daghestan.
Keywords: Kizlyarpastures, Prisulakskypastures, trace elements, imbalance, boric enteritis.
Важнейшими задачами, обозначенными ООН на период до 2013 года, являются: интенсификация растениеводства и рост продукции животноводства; улучшение качества и повышение безопасности пищевых продуктов [1]. В этой связи увеличение количества и качества животноводческой продукции как в субъектах РФ, так и в РД, является одной из приоритетных целей развития.
В животноводстве широкое распространение имеют болезни, обусловленные дисбалансом микроэлементов, витаминов, аминокислот [2-5].
В.И. Вернадский [6] указывал, что содержание, миграция и депонирование элементов обусловлены всем комплексом природных факторов. Разрабатывая идеи биогеохимического районирования, В.В. Ковальский [7, 8] рассматривал в единстве геохимическую среду и живые организмы.
С учетом вышеизложенного, дальнейшее повышение продуктивности овцеводства требует изучения геохимических условий внешней среды, обеспеченности животных микроэлементами и разработки норм их подкормки применительно к конкретным условиям, в том числе и в Республике Дагестан, где овцеводство является одним из главных направлений в агропромышленном комплексе.
В связи с важной ролью в развитии заболеваний растений, животных и человека бору в последнее время уделяется большое внимание [9-12], поскольку избыточное поступление бора в животный организм вызывает гастроэнтериты. Дисбалансу микроэлементов в организме животных, приводящего к борному энтериту, помимо избытка B, предшествуют дефицит Cu, Co и избыток Mo в компонентах пастбищных экосистем. Данный тип энтерита характеризуется нарушениями обмена, патоморфологическими и функциональными изменениями органов пищеварения и дыхания.
Таким образом, разработка мер при гастроэнтерите овец в зависимости от геохимических условий представляет собой задачу, актуальную с теоретической и практической точек зрения.
Цель нашего исследования - определение концентрации B, Mo, Cu, Co в экосистемах как причины энтеритов овец на территории пастбищ Дагестана. Для ее достижения были обозначены задачи: исследование почв, растительности, организма овец на содержание в них B, Mo, Cu, Co.
Материал и методы
Было изучено содержание B, Mo, Cu, Co в компонентах зимних пастбищ Дагестана (Присулакские и Кизлярские) как тех, где встречалось данное заболевание, так и контрольных. Изучение пастбищ велось путем маршрутных обследований. Отбор почвенных образцов производился в горизонте 0-20 см. Укосы растительности брали с метровой площади, сортировали по видам, отделяли кормовые травы, у которых брали надземную часть, затем помещали в марле-
вые мешочки для высушивания на воздухе. У больных и контрольных овец брали органы и ткани для определения в них содержания B, Mo, Cu, Co.
Анализы были проведены в лабораториях биогеохимии и биопродуктивности ландшафтов ПИБР ДНЦ РАН. Определение бора в почвах проводили с использованием хинализарина и выявлением концентрации вытяжки на ФЭК. Бор в растениях и организме овец определяли путем его отгонки в виде борно-метилового эфира и фотометрирования окраски комплекса бора с кармином. Общее содержание других микроэлементов (Mo, Cu, Co) в почвах, растительности и тканях животных (озолением) определяли колориметрическим методом [13] с последующей оценкой оптической плотности раствора на КФК-2МП. В почвах подвижные формы Mo, Cu, Co определялись на ААС Hitachi 170-70 [14]. Белковые фракции определяли методом электрофореза. Содержание гемоглобина определялось при помощи гемоглобинометра Сали, при подсчете количества эритроцитов использовали камеру Горяева. Определяли активность ферментов: каталазы (в мл О2 на 1 г в-ва /мин) и пероксидазы (время в сек обесцвечивания индигокарми-ном), ксантаноксидазы (время обесцвечивания метиленовой сини в сек), сульфидоксидазы (мкМ тиосульфата натрия в мг белка в час) и сульфгидрильные группы (мкМ в 100 г свежей ткани).
Результаты исследования
Результаты исследований (табл. 1-3) выявили различное содержание бора в компонентах пастбищных экосистем Дагестана. Среднее содержание валового бора в почве Присулакских пастбищ (табл. 1) составило 48,6±0,5 в то время как в почве Кизлярских - 19,7±0,4 мг/кг, т. е. в первой было в 2,5 раза больше, чем во второй. Подвижная форма бора составила соответственно - 3,3±0,2 и 1,6±0,3 мг/кг, т. е. в Присулакских в 2 раза больше. В содержании молибдена наблюдалась схожая картина. Исследованные почвы Присуласких пастбищ содержали в 1,5-2 раза меньше микроэлементов меди и кобальта, чем Кизлярские.
Элементный состав растений зависит от многих факторов, но в основном связан с элементным составом среды, т. е. содержание микроэлементов в растениях зависит от вида почвы, ее физических свойств и химического состава [15].
Таблица 1. Содержание микроэлементов в почвах зимних пастбищ Терско-Сулакской
дельтовой равнины Дагестана п - 20
Пастбища Тип почвы Гумус, % рН Микроэлементы, мг/кг
B Mo Cu Co
Кизлярские Лугово -каштановая слабосолончаковая, луговая солончаковая 3,8 8,3 19,7±0,4 1,6±0,3 2,9±0,02 0,6±0,03 18,3±0,3 0,43±0,02 11,4±0,3 0,44±0,0 2
Прису-лакские Лугово-каштановая солончаковая, солончак типичный 2,4 8,7 48,6±0,5 2,8±0,2 4,7±0,03 1,1±0,04 14,8±0,2 0,32±0,02 9,8±0,2 0,23±0,0 1
Анализ растительности зимних пастбищ (табл. 2), расположенных в Присулакской зоне Дагестана, показал, что средний укос содержит бора - 19,6 мг/кг, в то время как на контрольных пастбищах, расположенных в Кизлярской зоне, - 10,19 мг/кг, т. е. в 2 раза больше. Максимум микроэлемента бора в Присулакской экологической зоне накапливали виды Artemisia (38,4±0,4 - 43,7±0,3) и Salsola (27,4±0,3 - 35,2±0,3), а минимум - Bromus variegata Bieb. (4,2±0,3), Elitrigia elongata Nevski. (4,5±0,3), Phleum pratense L. (5,5±0,3), Festuca ovina L. (5,8±0,3), Poa bulbosa L. (6,1±0,2). В Кизлярской зоне наблюдалась похожая картина, однако здесь содержание бора было 1,5-2 раза меньше.
Данные исследования (табл. 2) указывали также на широкий разброс содержания других микроэлементов в отдельных видах растений как в Кизлярской, так и в Присулакской зоне Республики Дагестан. Так, содержание Mo, Cu, Co в растениях исследованных пастбищ варьировалось: Mo - содержание было выше в Limonium meyeri (Boiss), Atriplex verrucifera Bieb., Artemisia maritime L. и ниже в Phleum pratense L., Glycyrrhiza glabra L., Halostachys caspia Bieb.; Cu - наибольшее количество было в солянках и полыни (Salsola brachiata, Artemisia salsoloides,
Artemisia maritime L.) и наименьшее в Salsola dendroides Pall., Camphorosma monspeliaca; Co -наибольшее накопление в Salsola dendroides Pall., Salsola brachiata, Glycyrrhiza glabra L., Camphorosma monspeliaca, Artemisia taurica Willd. и меньше в Artemisia maritime L., Festuca ovina L., Poa bulbosa L. Среднее содержание в растениях пастбищ Кизлярской зоны составило в мг/кг: Mo - 0,50±0,08; Cu - 7,1±0,6; Co - 0,35±0,04. В растениях Присулакской зоны соответственно: Mo - 0,99±0,05; Cu - 5,0±0,6; Co - 0,29±0,07.
Таблица 2. Содержание микроэлементов в кормовых растениях зимних пастбищ Дагестана, мг/кг сухого вещества. п - 7 (в числителе - Кизлярские, в знаменателе - Присулакские)
Вид растения B Cu Co Mo
камфоросма марсельская Camphorosma monspeliaca L. 7,7±0,2 9,3±0,3 6,7±0,1 4,8±0,2 0,38±0,01 0,30±0,02 0,48±0,04 1,05±0,2
камфоросма Лессинга Camphorosma lessingii Litv. 7,3±0,3 8,6±0,3 6,8±0,2 4,5±0,3 0,36±0,02 0,32±0,01 0,37±0,01 1,20±0,2
кермек Мейера (листья) Limonium meyeri (Boiss). 10,2±0,2 17,5±0,3 6,9±0,2 4,1±0,3 0,34±0,01 0,31±0,02 0,61±0,02 0,84±0,04
костер пестрый Bromus variegata Bieb. 3,8±0,2 4,2±0,3 6,8±0,1 5,3±0,2 0,34±0,01 0,29±0,02 0,46±0,02 0,89±0,01
лебеда бородавчатая Atriplex verrucifera Bieb. 6,6±0,4 8,7±0,2 6,8±0,2 4,3±0,2 0,36±0,01 0,27±0,01 0,58±0,03 0,85±0,04
мятлик луковичный Poa bulbosa L. 5,4±0,2 6,1±0,2 6,9±0,1 5,1±0,2 0,31±0,01 0,29±0,02 0,48±0,03 0,90±0,03
овсяница овечья Festuca ovina L. 5,1±0,2 5,8±0,3 6,8±0,1 5,4±0,1 0,29±0,01 0,25±0,01 0,51±0,04 0,97±0,03
полынь солянковая Artemisia salsoloides Willd. 15,1±0,3 39,8±0,4 7,7±0,2 6,3±0,1 0,36±0,01 0,31±0,02 0,53±0,01 0,95±0,01
полынь морская Artemisia maritime L. 19,8±0,4 43,7±0,3 7,2±0,2 6,0±0,1 0,29±0,01 0,26±0,01 0,57±0,01 1,13±0,2
полынь таврическая Artemisia taurica Willd. 18,2±0,3 38,4±0,4 7,3±0,2 5,8±0,1 0,39±0,01 0,34±0,02 0,52±0,01 0,89±0,03
петросимония супротиволистная Petrosimonia oppositifolia Litv. 8,7±0,3 13,2±0,3 6,9±0,1 5,5±0,2 0,37±0,01 0,32±0,03 0,56±0,01 0,87±0,02
пырей удлиненный Elitrigia elongata Nevski. 3,3±0,2 4,5±0,3 7,4±0,2 5,0±0,2 0,39±0,01 0,30±0,02 0,51±0,02 1,16±0,1
солянка супротиволистная Salsola brachiata Pall. 17,6±0,5 35,2±0,3 7,8±0,2 4,2±0,1 0,37±0,01 0,31±0,01 0,52±0,02 1,1±0,3
солянка древовидная Salsola dendroides Pall. 12,3±0,4 27,4±0,3 6,6±0,1 5,4±0,2 0,38±0,01 0,29±0,01 0,50±0,02 1,16±0,3
соляноколосник каспийский Halostachys caspia Bieb. 14,9±0,2 37,2±0,4 7,1±0,1 4,1±0,2 0,32±0,01 0,25±0,01 0,43±0,03 0,88±0,03
солодка голая Glycyrrhiza glabra L. 12,0±0,3 27,9±0,4 7,3±0,2 4,2±0,2 0,37±0,01 0,29±0,02 0,45±0,03 1,05±0,3
тимофеевка луговая Phleum pratense L. 5,2±0,2 5,5±0,3 7,0±0,2 4,9±0,2 0,32±0,02 0,27±0,01 0,43±0,03 0,98±0,03
Средние значения 10,2±0,3 19,6±0,3 7,1±0,2 5,0±0,2 0,35±0,01 0,29±0,02 0,50±0,02 0,99±0,09
Данные содержания бора в органах и тканях овец, выпасаемых на зимних пастбищах (табл. 3) свидетельствовали об относительном повышении количества микроэлемента бора в организме овец, выпасаемых в Присулакской зоне. В отношении Мо в организме овец по сравниваемым пастбищам наблюдалась схожая с бором тенденция, по Си и Со была зарегистрирована обратная закономерность.
Таблица 3. Содержание микроэлементов в организме овец, выпасаемых на зимних пастбищах Дагестана, мг/кг, п - 20
Объект исследования Микроэлементы, мг/кг
В Мо Си Со
Кизлярские пастбища
Кровь 10,8±0,3 0,15±0,01 1,2±0,03 0,032±0,001
Печень 8,9±0,4 0,43±0,02 31,3±0,2 0,31±0,003
Мыщцы 5,7±0,2 0,64±0,02 3,8±0,1 0,009±0,002
Селезенка 9,9±0,3 0,23±0,01 9,2±0,2 0,062±0,001
Почки 6,3±0,2 0,27±0,02 4,5±0,3 0,055±0,002
Головной мозг 18,4±0,3 0,35±0,02 0,34±0,02 0,17±0,002
Присулакские пастбища
Кровь 24,3±0,3 0,25±0,01 0,5±0,04 0,017±0,001
Печень 15,8±0,3 0,98±0,03 19,6±0,3 0,19±0,002
Мыщцы 9,2±0,4 1,26±0,04 2,1±0,2 0,006±0,002
Селезенка 19,2±0,4 0,47±0,02 5,4±0,01 0,031±0,001
Почки 13,4±0,3 0,41±0,01 3,4±0,2 0,041±0,002
Головной мозг 26,3±0,3 0,82±0,02 0,86±0,02 0,12±0,002
Вследствие указанных выше обстоятельств у овец с прибытием на зимние выпасы Прису-лакского массива через 20 дней появлялись признаки расстройства пищеварения, снижался аппетит, животные теряли вес, вяло двигались, больше лежали с полузакрытыми глазами. Появлялись симптомы интоксикации: температура тела была повышена, дыхание учащено, наблюдался малый и частый пульс, отмечалось дрожание и фибриллярное сокращение мускулатуры. Выздоровление овец происходило при изменении условий кормления, большое значение имело введение в подкормку этих овец меди в течение двух месяцев в дозе 0,3 мг на килограмм живого веса, поскольку она является биологическим антагонистом бора.
Немалый интерес представляли данные (табл. 4), полученные при исследовании сыворотки крови, указывающие на изменения, происходящие в белковом и альбумин-глобулиновом коэффициенте у овец, выпасавшихся на исследованных пастбищах. У овец, выпасаемых на Прису-лакских пастбищах, отмечено снижение общего белка, альбуминов и глобулинов, количества эритроцитов и гемоглобина в сыворотке крови. Так, овцы, выпасаемые на Присулакских пастбищах, имели в среднем общего белка - 4,9±0,2 %, в то время как овцы, выпасаемые на Кизляр-ских пастбищах, - 7,2±0,4 %.
Таблица 4. Содержание общего белка и белковых фракций, гемоглобина и эритроцитов
в сыворотке крови овец, п - 10
Группа животных Общий белок, % Альбумины, % Глобулины, % А/Г Эритроциты, млн/мкл Гемоглобин, г/л
а- Р- У-
здоровые овцы 7,2±0,4 38,4±0,8 19,6±0,5 27,8±0,9 14,2±0,4 0,63 8,4±0,4 116±2,1
овцы, больные энтеритом 4,9±0,2 49,2±0,6 16,3±0,7 16,4±0,6 18,1±0,4 0,97 4,8±0,2 68±1,4
При определении активности окислительно-восстановительных ферментов (табл. 5) было отмечено, что у овец с патологией гастроэнтерита и бронхопневмонии в печени, селезенке, мышцах, головном мозге снижалась активность каталазы, сульфидоксидазы, пероксидазы и увеличивались активность ксантиноксидазы и количество сульфгидрильных групп.
Таблица. 5. Активность окислительно-восстановительных ферментов в организме овец, выпасающихся на пастбищах равнинной зоны Дагестана
Объект исследования каталаза ксантинокси-даза сульфидокси-даза сульфгидриль-ные группы пероксидаза
Кизлярские пастбища (здоровые овцы)
печень 3,3±0,3 1,5±0,2 1,8±0,3 34,7±0,9 3,6±0,2
селезенка 2,2±0,2 2,4±0,2 1,4±0,2 24,3±0,5 2,1±0,2
мышцы 2,6±0,3 4,4±0,1 1,1±0,02 28,4±0,4 2,5±0,2
головной мозг 1,3±0,2 3,9±0,3 0,064±0,002 23,8±1,3 1,2±0,02
Присулакские пастбища (борный гастроэнтерит)
печень 0,67±0,02 3,7±0,2 0,53±0,02 72,8±1,1 0,77±0,02
селезенка 0,56±0,03 3,5±0,3 0,45±0,02 67,8±1,0 0,64±0,04
мышцы 0,50±0,03 7,7±0,2 0,33±0,02 74,2±1,4 0,53±0,02
головной мозг 0,24±0,02 12,8±2,1 0,026±0,003 61,4±2,3 0,37±0, 02
Снижение активности каталазы, сульфидоксидазы и пероксидазы было обусловлено низкой концентрацией Cu и Co наряду с высоким содержанием B и Mo в организме больных овец. Высокая активность ксантиноксидазы была связана с высоким содержанием в организме больных животных молибдена, который является главным активатором этого фермента. Содержание сульфгидрильных групп зависело от дисбаланса концентраций B, Mo, Cu, Co в организме животных.
Заключение
В растительности в целом и в отдельных видах растений, в частности, содержание микроэлементов в Присулакской зоне Дагестана было ниже, чем в Кизлярской, что с учетом уменьшения содержания микроэлементов в растительности в динамике (осень-зима-весна) негативно сказывается на физиологическом состоянии организма животных, выпасаемых в Присулакской экологической зоне.
Отмечалась прямая зависимость между содержанием B, Mo, Cu, Co в организме овец, в растительности и в почвах. Причем, чем выше было содержание B, Mo и ниже Cu и Co в пастбищной растительности и в организме овец, тем больше была их заболеваемость борным энтеритом.
Отмечалось снижение показателей крови - белкового обмена, изменение показателей аль-бумин-глобулиновых коэффициентов у овец, выпасаемых на почвах с высоким содержанием B и Mo, при дефиците Cu и Co.
Литература
1. Среднесрочный план на 2010-2013 гг. (пересмотренный), Программа работы и бюджет на 2012-2013 гг. // Тридцать седьмая сессия конференции 25 июня - 2 июля 2011 года. Продовольственная и сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций. - Рим, 2011. - 328 с.
2. Протасова Н.А. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // СОЖ. - 1998. - № 12. - С. 32-37.
3. Комплексная экологически безопасная система ветеринарной защиты здоровья животных // Методические рекомендации. - М., 2000. - 239 с.
4. Донник И.М. и др. Влияние экологических факторов на организм животных // Ветеринария. - 2007. - № 6. - С. 38-42.
5. Кабыш А.А. Этиология и принципы лечения эндемических болезней с нарушением обмена // Ветеринария. - 2007. - № 12. - С. 43-45.
6. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии // Тр. биогеохим. лаб. - М., 1980. Т. 16. - С. 9-226.
7. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. - М.: Наука, 1970. -180 с.
8. Ковальский В.В. Современные направления и задачи биогеохимии // Сб. науч. труд. Биологическая роль микроэлементов. - М.: Наука, 1983. - С. 3-17.
9. Дедков Ю.М., Лозинская Е.Ф. Бор в окружающей среде и его экологическая роль // Экология промышленного производства. - 2005. - № 1. - С. 20-24.
10. Il'in V.B. Geochemical situation in the Ob'-Irtysh interfluve // Eurasian Soil Science. - 2007. -Т. 40. - № 12. - С. 1289-1297.
11. Азаренко Ю.А. Содержание бора в системе почва-растение при химической мелиорации гипсом и фосфогипсом солонцов Омской области // Агрохимия. - 2010. - № 5. - С. 39-49.
12. Краснов М.С. Очистка воды от бора. Проблемы и особенности // Водоочистка. Водо-подготовка. Водоснабжение. - 2010. - № 4. - С. 64-77.
13. Ковальский В.В. Методы определения микроэлементов в органах и тканях, растениях и почвах / В.В. Ковальский, А.Д. Гололобов. - М.: Колос, 1969. - 272 с.
14. Крысанова Т.А., Котова Д.Л., Бабенко Н.К. и др. Атомно-абсорбционная спектроскопия. - Воронеж, 2005. - 31 с.
15. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М., 1989. -439 с.
Поступила в редакцию 11 ноября 2011 г.
