CC BY
56
СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МЯГКИХ ТКАНЯХ DREISSENA POLYMORPHA
В.В. Павловская
Калининградский государственный технический университет Советский проспект, 1, Калининград, Россия, 236006
Установлены сезонные различия в содержании тяжелых металлов в мягких тканях Dreissena polymorpha. Показано, что концентрация ионов Pb и Cd в мягких тканях D. polymorpha зависит, а ионов Zn и Си — не зависит от их содержания в воде.
В последние десятилетия в экосистемах водоемов наблюдаются изменения, которые происходят под влиянием естественных факторов окружающей среды и хозяйственной деятельности человека. Поэтому особую актуальность приобретают исследования закономерностей реакций водных организмов на меняющиеся условия окружающей среды. Угрозу для жизнедеятельности гидробионтов представляют тяжелые металлы и их соединения [3; 10; 12; 6].
Высокий уровень загрязнения среды тяжелыми металлами приводит к снижению видового разнообразия гидробионтов [1]. Установлено [9; 4], что именно моллюски являются наиболее чувствительными организмами к содержанию ионов тяжелых металлов в воде.
Выбор объекта обусловлен тем, что Dreissena polymorpha — повсеместно распространенный вид в водоемах Европы и Северной Америки, природный фильтратор, который способен накапливать в мягких тканях тяжелые металлы, радионуклиды и другие поллютанты.
Цель работы — исследование сезонных изменений содержания тяжелых металлов (ионов Pb, Zn, Cd и Cu) в мягких тканях D. polymorpha.
Сбор материала проводили в оз. Форелевое (Калининградская область) принятыми в малакологии методами [11]. Исследования проводили в течение 2004—2006 гг. посезонно. Моллюсков идентифицировали до вида, используя определитель [2; 5].
Исследования по содержанию тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd, Cu) в воде и мягких тканях D. polymorpha были проведены в физико-химической лаборатории ВНИИ АТЛАНТНИРО, г. Калининград, по следующим стандартам: ГОСТ 26929-86, ГОСТ 30178-96, ИСО 8288-86 [7; 8]. Определение ТМ во всех видах проб проводили методом атомно-абсорбционной спектроскопии: Zn, Cu, Pb, Cd (спектрометр плазменно-эмиссионный Varian Liberty AX Sequential ICP-AES).
Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета компьютерных программ Excel 2000 (Microsoft Inc., 1999), Statis-tica for Windows, v. 5.0 (Statsoft Inc., 1995). Основной массив экспериментальных данных обрабатывали с помощью программ описательной статистики с вычисле-
нием среднего арифметического, среднего квадратического отклонения, стандартной ошибки, коэффициента корреляции Пирсона. При оценке достоверности различий средних данных использовали 1-критерий Стьюдента.
На биоаккумулирование металлов может влиять целый ряд физиологических и экологических факторов, в то же время данных о влиянии сезона на содержание тяжелых металлов в мягких тканях моллюсков недостаточно. Полученные нами данные о влиянии содержания ионов РЬ, Zn, Сё и Си в воде оз. Форелевое на динамику тяжелых металлов в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа представлены в таблице 1, а их графические зависимости представлены на рисунке 1.
Выявлено, что, начиная с апреля, содержание ионов РЬ, Zn, Сё и Си в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа из оз. Форелевое понижалось. Так, в июне концентрации ионов РЬ, Сё и Си понизились соответственно на 48, 35 и 78% по сравнению с апрелем. Необходимо отметить повышение к осени концентрации ионов РЬ, Сё и Си в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа: так, в сентябре концентрации ионов РЬ, Сё и Си повысились соответственно на 33, 31 и 20% по сравнению с июнем. При этом содержание ионов РЬ в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа, достигнув максимума в сентябре (1, 45 мг/кг), к декабрю снизилось на 30%. В то же время концентрация ионов Zn снижалась непрерывно с апреля по декабрь: в июне снизилась на 16, в сентябре — на 59, в декабре — на 56 по сравнению с апрелем.
Таблица 1
Сезонные изменения содержания тяжелых металлов в мягких тканях D. polymorpha (мг/кг сухой массы) и воде оз. Форелевое (мг/л)
Сезон С<^ Си РЬ Zn
D. роїутогріїа
Весна 0,27 ± 0,02 6,2 ± 1,1 0,37 ± 0,14 37,00 ± 2,94
Лето 0,13 ± 0,02а 2,2 ± 0,71а 0,29 ± 0,09 28,16 ± 1,98а
Осень 0,39 ± 0,04а, Ь 7,04 ± 1,41Ь 1,45 ± 0,23а, Ь 21,97 ± 0,99а, Ь
Зима 0,59 ± 0,02а, Ь, с 9,42 ± 1,27а, Ь 0,43 ± 0,12с 20,73 ± 1,22а, Ь
оз. Форелевое
Весна 0,0007 ± 0,0002 0,021 ± 0,009 0,013 ± 0,003 0,0224 ± 0,0076
Лето 0,0006 ± 0,0001 0,032 ± 0,008 0,01 ± 0,001 0,0183 ± 0,0085
Осень 0,0013 ± 0,0001 а, Ь 0,04 ± 0,004а 0,039 ± 0,002а, Ь 0,02 ± 0,0029а
Зима 0,0025 ± 0,0002 а, Ь, с 0,0008 ± 0,0002а, Ь, с 0,002 ± 0,0009а, Ь, с 0,0054 ± 0,00015а, Ь, с
а — достоверное отличие (р < 0,05) по сравнению с данными для весны;
Ь — достоверное отличие (р < 0,05) по сравнению с данными для лета;
с — достоверное отличие (р < 0,05) по сравнению с данными для осени.
Регрессионный анализ зависимости концентрации ионов РЬ, Zn, Сё и Си в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа и в воде оз. Форелевое показал, что значение Я логарифмических уравнений было выше для зависимостей между концентрацией ионов РЬ и Сё в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа и в воде оз. Форелевое, чем для зависимостей между концентрацией ионов Zn и Си в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа и в воде оз. Форелевое (рис. 1).
Cd у = 0,293Ln(x) + 2,347 R = 0,98 [R = 0,92; P < 0,05]
Си у = -1,157Ln(x) + 1,110 R = 0,70 [R = 0,37; Р < 0,05]
Мягкие ткани
Zn у = 6,943Ln(x) + 56,358 R = 0,62 ^ = 0,44; Р < 0,05]
РЬ у = 0,304Ln(x) + 2,032 R = 0,89 [R = 0,87; Р < 0,05]
2+ 2+ 2+ 2+ Рис. 1. Зависимость между концентрацией Zn , Cd , Си и РЬ
в мягких тканях D. ро!утогрИа и в воде оз. Форелевое
По осям — концентрация металла. Зависимость аппроксимирована логарифмическим уравнением. В квадратных скобках — коэффициент корреляции Пирсона и уровень значимости (Р)
Коэффициент корреляции Пирсона между концентрацией ионов Pb, Zn, Cd и ^ в мягких тканях D. polymorpha и в воде составило соответственно 0,44, 0,37, 0,92, 0,87 (рис. 1). Высокие значения коэффициента корреляции между концентрацией Cd2+ и Pb2+ в мягких тканях D. polymorpha и в воде оз. Форелевое показывают, что концентрация этих металлов в мягких тканях моллюсков зависит от их содержания в воде. И, наоборот, более низкие значения коэффициента корреляции между концентрацией ионов Zn и ^ в мягких тканях D. po-lymorpha и в воде оз. Форелевое показывают более эффективное регулирование организмом моллюсков аккумуляции данных металлов.
Сезонную изменчивость содержания ионов Pb, Zn, Cd и ^ в мягких тканях D. polymorpha можно объяснить особенностью репродуктивного цикла этого вида. Так, в апреле происходит активное созревание гонад у моллюска, в мае—
июне начинается нерест, интенсивность которого повышается до июля, а затем к сентябрю наступает стадия покоя [13].
Во-первых, в период созревания гонад масса половых продуктов резко возрастает и составляет от 5 до 50% ежегодного прироста у Б. ро1ушогрЪа, что приводит к понижению относительного содержания тяжелых металлов в мягких тканях моллюска [14]. Нами показано, что созревание гонад и последующий нерест в течение лета объясняют особенности сезонных колебаний концентрации металлов в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа. Так, концентрация ионов Zn и Си в мягких тканях Б. ро1ушогрЪа снизилась к июню, когда созревание гонад у большинства моллюсков было завершено, а нерест находился в самой активной фазе.
Во-вторых, снижение концентрации ионов Zn в мягких тканях моллюсков во время нерестового периода происходит за счет выноса ионов Zn вместе с половыми продуктами [15]. После нереста содержание липидов в мягких тканях моллюсков снижается, в то время как концентрация ионов РЬ, Zn, Сё и Си в мягких тканях моллюсков начинает увеличиваться [15].
Таким образом, содержание ионов РЬ, Zn, Сё и Си в мягких тканях Б. ро1у-шогрЪа имеет сезонную динамику. Концентрация ионов РЬ и Сё мягких тканях Б. ро1ушогрЪа зависит, а ионов Zn и Си — не зависит от их содержания в воде.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Брень Н.В. Беспозвоночные как мониторы полиметаллического загрязнения донных отложений / Н.В. Брень, В.Г. Домашлинец // Гидробиол. журн. — 1998. — Т. 34. — № 5. — С. 80—93.
[2] Жадин В.И. Моллюски пресных вод СССР / В.И. Жадин. — М., Л.: Изд-во АН СССР, 1952.
[3] Кадмий: экологические аспекты. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 135. — Женева: Всемирная организация здравоохранения, 1994.
[4] Киричук Г.Е. Особенности накопления ионов тяжелых металлов в организме пресноводных моллюсков // Водная токсикология. — 2006. — С. 99—110.
[5] Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий / Под ред. С.Я. Цалолихин; РАН, Зоол. ин-т. — Т. 6. Моллюски. Полихеты. Немерти-ны. — СПб.: Наука, 2004.
[6] Подгурская О.В. Механизмы детоксикации тяжелых металлов у морских моллюсков семейства МуйНёае: дисс. ... канд. биол. наук / О.В. Подгурская. — Владивосток, 2006.
[7] Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсических элементов (способ сухого озоления): ГОСТ 30178-96. Введ. 1998-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1999.
[8] Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов: ГОСТ 26929-86. Введ. 1996-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1999.
[9] Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. — М.: Мир, 1989.
[10] Челомин В.П. Биохимические механизмы адаптации мидии МуШш 1го88и1и8 к ионам кадмия и меди / В.П. Челомин, Н.Н. Бельчева, М.В. Захарцев // Биология моря. — 1998. — Т. 24. — № 5. — С. 319—325.
[11] Шкорбатов Г.Л. Методы изучения двустворчатых моллюсков / Г.Л. Шкорбатов, Я.И. Старобогатов. — Л.: Зоологический ин-т АН СССР, 1990.
[12] Яп К.К. Зависимость между массой мягких тканей, толщиной раковины и накоплением тяжелых металлов (Cd, Cu, Pb, и Zn) у зеленой мидии Perna viridis / К.К. Яп, А. Измаил, С.Г. Тан // Биология моря. — 2003. — Т. 29. — № 5. — С. 358—362.
[13] Bragina E.A. The reproductive biology of zebra mussel Dreissena polymorpha (Pallas) of lake Forelevoe (Kaliningrad region) // Biodiversity and functioning of aquatic ecosystems in the Baltic Sea region. Abstracts. Palanga. — 2004. — P. 49—50.
[14] Chase M.E. The ecology of the zebra mussel (Dreissena polymorpha) in the lower Great Lakes of North America: II. Total production, energy allocation and reproductive effort / M.E. Chase, R.C. Bailey // J. Great Lakes Res. — 1999. — V. 25. — P. 122—134.
[15] Kwan K.H.M. Metal contamination in zebra mussels (Dreissena polymorpha) along the St. Lawrence River / K.H.M. Kwan, H.M. Chan, Y. de Lafontaine // Environ. Monit. Assess. — 2003. — V. 88. — P. 193—219.
SEASONAL CHANGES OF THE CONCENTRATION OF HEAVY METALS IN SOFT TISSUES DREISSENA POLYMORPHA
V.V. Pavlovskaya
Kaliningrad state technical university
Sovetskiy pr-t, 1, Kaliningrad, Russia, 236006
Seasonal distinctions in the concentration of heavy metals in soft tissues Dreissena polymorpha are established. It is shown, that concentration of ions Pb and Cd soft tissues D. polymorpha depends, and ions Zn and Cu — does not depend on their concentration in water.
