научная статья по теме ЛАДОЖСКАЯ КОЛЬЧАТАЯ НЕРПА (PHOCA HISPIDA LADOGENSIS NORDQ.) КАК ОДИН ИЗ НАИБОЛЕЕ УЯЗВИМЫХ КОМПОНЕНТОВ ОЗЕРНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ. РЕЗУЛЬТАТ МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОЛОСЯНОМ ПОКРОВЕ ЖИВОТНЫХ Биология

Текст научной статьи на тему «ЛАДОЖСКАЯ КОЛЬЧАТАЯ НЕРПА (PHOCA HISPIDA LADOGENSIS NORDQ.) КАК ОДИН ИЗ НАИБОЛЕЕ УЯЗВИМЫХ КОМПОНЕНТОВ ОЗЕРНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ. РЕЗУЛЬТАТ МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОЛОСЯНОМ ПОКРОВЕ ЖИВОТНЫХ»

УДК 599.745.3

ЛАДОЖСКАЯ КОЛЬЧАТАЯ НЕРПА (PHOCA HISPIDA LADOGENSIS NORDQ.) КАК ОДИН ИЗ НАИБОЛЕЕ УЯЗВИМЫХ КОМПОНЕНТОВ ОЗЕРНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ. РЕЗУЛЬТАТ МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОЛОСЯНОМ ПОКРОВЕ ЖИВОТНЫХ

© 2015 г. Н. В. Медведев, Э. В. Ивантер

Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск 185910, Россия e-mail: nmedvedev@petrsu.ru, nmedvedev@list.ru Поступила в редакцию 28.04.2014 г.

Приведены результаты исследования концентрации тяжелых металлов в волосяном покрове взрослых тюленей, погибших в 2000—2002 годах, и в волосяном покрове щенков кольчатой нерпы. На основе сравнения этих данных с результатами, полученными десятью годами ранее (в начале 90-х годов прошлого века), анализируется динамика концентрации поллютантов в организме ластоногих и делается вывод о снижении пресса техногенного загрязнения на популяцию нерпы и на экосистему Ладожского озера в указанный период времени.

Ключевые слова: ладожская нерпа, экосистема, концентрация, тяжелые металлы, техногенное загрязнение, динамика

DOI: 10.7868/S0044513415060136

Ладожское озеро — крупнейшее озеро Европы общей площадью 17891 км2, заключающее в себе 837 км3 воды, полный водообмен которого составляет 12 лет. Площадь водосборного бассейна 258 тыс. км2 (Ладожское озеро.., 2000; ЭгаЪкоуа й а1., 1996). В пределах этого бассейна располагаются 418 различных предприятий-водопотреби-телей, более 50% из которых сосредоточены в Ленинградской обл., и их сточные воды содержат примерно 600 различных загрязняющих субстанций, 300 из которых считаются токсичными. По данным Фрумина с соавторами (Ргишт й а1., 1996), в 90-е гг. двадцатого века в Ладожское оз. ежегодно поступало 400 тыс. т сточных вод, содержащих опасные загрязнители, среди них тяжелые металлы, хлорорганические соединения, фенолы, детергенты и др. Основные потребители и загрязнители ладожской воды — прежде всего предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, цветной и черной металлургии, сельское хозяйство и многие другие.

До 1976 г. Ладожское оз. являлось олиготроф-ным водоемом (концентрация общего фосфора 10 мкг/л), хотя первые признаки антропогенного эвтрофирования Ладоги начали наблюдаться уже с начала 60-х годов двадцатого столетия. В период 1976—1983 гг. из-за массированного антропогенного загрязнения произошла резкая перестройка структуры экосистемы Ладожского оз., и ускори-

лись процессы антропогенного эвтрофирования (концентрация общего фосфора достигла 26 мкг/л). Наблюдался экспоненциальный рост всех количественных показателей фитопланктона и выдвижение в доминанты сообщества таксонов, характерных для водоемов с более высокой трофикой (Ладожское озеро ..., 2000).

Ладожское оз. населяет реликт ледниковой эпохи — ладожская кольчатая нерпа, подвид кольчатой нерпы, ведущей свое происхождение, как и два других близкородственных подвида — нерпа оз. Саймаа (Ph. h. saimensis Nordq.) и нерпа Балтийского моря (Ph. h. botnica Nordq.) — от собственно арктической кольчатой нерпы (Ph. h. hispida Schreb.). Ладожская нерпа занесена в Красную книгу РСФСР (1983), Красную книгу СССР (1984), Карелии (1985, 1995, 2007), Восточной Фенноскандии (Red Data Book of East Fennoscan-dia, 1998) и в список уязвимых видов животных Всемирного союза охраны природы (IUCN, 1996).

Попадая в озеро, токсиканты по пищевой цепи водоросли—зоопланктон—хищный зоопланктон—рыба—нерпа попадают в организм животного, где их концентрация в сотни тысяч раз превышает содержание токсичных веществ в воде. Являясь долгоживущим животным и благодаря избирательному способу охоты, нерпа способна накапливать такие количества токсикантов, которые могут оказывать крайне негативное влия-

ние на организм тюленя. Одновременно с этим содержание поллютантов в органах нерпы отражает их общую нагрузку на экосистему Ладожского оз.

Одним из важнейших путей освобождения организма от токсикантов является накопление их в периодически сменяемых тканях (например, оперение птиц, волосяной покров и рога млекопитающих; Медведев, 1998; Ивантер, Медведев 2007). Расчеты, выполненные Хондой с соавторами (Honda et al., 1987), показали, что в волосяном покрове японской антилопы — серао Capricornis cris-pus — заключено до 40% всей содержащейся в организме ртути. Установлено, что во время линьки птицы избавляются от значительного количества тяжелых металлов — до 50% от общего количества накопленных в организме ртути, никеля, свинца и марганца (Honda et al., 1985, 1986).

Уже упомянутые работы и работы, выполненные нами ранее (Medvedev et al., 1997), позволили прийти к заключению, что во многих случаях наружные покровы животных могут служить более информативным материалом при оценке степени загрязненности зверей и птиц антропогенными токсикантами, чем их внутренние органы и ткани, даже такие общепризнанные органы-накопители, как печень и почки. Например, определенная нами концентрация свинца в печени, почках и мышечной ткани ладожской нерпы была в 1.5 раза выше таковой в аналогичных органах нерпы Белого моря (Медведев, 1998; Ивантер и др., 1998; Ивантер, Медведев, 2007; Medvedev et al., 1997; Ivanter et al., 1998), а в волосяном покрове ладожской нерпы наблюдалось уже четырехкратное превышение содержания токсиканта. Концентрация цинка в волосяном покрове ладожской нерпы была достоверно в 2 раза выше, чем в волосяном покрове беломорских тюленей, хотя во внутренних органах и тканях животных статистически значимой разницы не прослеживалось. Все это позволяет сделать вывод о возможности использования волосяного покрова млекопитающих в качестве индикатора загрязнения природной среды тяжелыми металлами, в данном случае — экосистемы Ладожского оз. Цель нашей работы — оценить изменения в нагрузке техногенного загрязнения на популяцию ладожской нерпы с 1990 по 2002 год.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Пробы волосяного покрова отбирались от взрослых особей ладожской нерпы в конце лета — начале осени (август—сентябрь), погибших в орудиях рыболовного промысла в северной части Ладожского оз., в начале 90-х годов 20 столетия, а затем, спустя почти десять лет - в начале 21-го века. Каждая из выборок состояла из 23 особей: выборка начала 90-х годов 20 столетия — 9 самцов и

14 самок, выборка начала 21-го века — 11 самцов и 12 самок. Из них в выборке начала 90-х годов 20 столетия: сеголетки — 5 экз., годовики — 3 экз., возраст от 2+ до 4+— 5 экз. и возраст 5+ и старше — 10 экз. В выборке начала 21-го века: 5, 2, 4 и 12 экз., соответственно. И те и другие животные погибли в орудиях рыболовного промысла в августе—сентябре, толщина подкожного жира у них составляла от 1.5 до 4.3, в среднем 3.0 см. Таким образом, выборки ластоногих 1990—1993 годов и 2000—2002 годов были эквивалентны как по половозрастному составу, так и по стадиям линьки и количеству жировых запасов у животных, т.е. по всем тем основным факторам, которые влияют на количество токсикантов в организме. У добытых взрослых тюленей возраст был определен путем подсчета годовых колец на поперечном шлифе клыка по методу Клевезаль (1988).

Образцы натального волосяного покрова новорожденных щенков нерпы были собраны в камерах детородных убежищ тюленей во время изучения особенностей их зимовки. В связи с тем, что этого материала было недостаточно для корректного определения в нем токсикантов в каждом отдельном случае, из него была сформирована объединенная проба для последующего анализа. Концентрация тяжелых металлов (Щ, Сё, РЬ, Си, N1, Zn, Сг, Бе и Мп) в волосяном покрове кольчатой нерпы определена методом атомно-аб-сорбционной спектрофотометрии. Образцы высушивались при 105°С до постоянного веса и затем подвергались мокрому озолению азотной кислотой марки "осч" при нагревании с добавлением Н2О2 высокой чистоты во фторопластовой посуде до полного разложения. Определение металлов проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-6800 "8Ышаё2и" в пламенном варианте "ацетилен—воздух" с дейтерие-вой коррекцией фона.

Непараметрический дисперсионный анализ Манна-Уитни использован для проверки достоверности различий между концентрацией тяжелых металлов у тюленей из двух выборок.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Концентрация тяжелых металлов, определенная в волосяном покрове взрослых особей ладожской кольчатой нерпы с 1990 по 2002 год, представлена в таблице. Из этих данных видно, что в течение 10 лет концентрация ряда элементов — опасных загрязнителей природной среды — значительно снизилась. Так, концентрация ртути уменьшилась в 2 раза (р < 0.05), кадмия — в 3 раза (р < 0.001), меди — в 3 раза (р < 0.001), цинка — почти в 6 раз (р < 0.001). Уровень никеля снизился в 1.6 раза (но различия статистически недостоверны). Из всех проанализированных металлов только свинец продемонстрировал не уменьшение, а

Концентрация тяжелых металлов (мкг/г сухого веса) в волосяном покрове ладожской нерпы и уровень значимости различий между выборками (критерий Манна—Уитни)

НЕ Сё РЬ Си N1 7п Сг Бе Мп

Год добычи М ± т шт—шах п М ± т шт—шах п М ± т шт—шах п М ± т шт—шах п М ± т ш1п-шах п М ± т ш1п-шах п М ± т ш1п-шах п М ± т ш1п-шах п М ± т ш1п-шах п

1990-1993 17.49 ± ±4.00 4.80-79.5 18 0.96 ± ± 0.11 0.32-2.00 23 6.34 ± ± 1.90 0.34-40.0 23 22.5 ± ±6.02 4.6-148.4 23 4.11 ± ±0.82 0.01-15.0 23 323.8 ± ±59.0 110.5-1466 23 Не опр. Не опр. Не опр.

2000-2002 7.87 ± ± 1.09 1.49-13.6 12 0.32 ± ±0.07 0.04-1.26 23 9.49 ± ± 1.45 2.30-28.7 22 7.51 ± ±0.99 1.25-23.5 23 2.56 ± ±0.5 0.55-9.32 23 57.73 ± ±6.08 42-95.1 11 4.02 ± ±0.89 0.57-19.9 11 266.8 ± ± 36.9 158-560 11 21.36 ± ±4.71 5.94-61.8 11

и 51.5 67.5 384 102.5 208 0 - - -

Уровень значимости р < 0.05 р < 0.001 р < 0.01 р < 0.001 р > 0.05 р < 0.001

Не опр. — химический анализ на наличие элемента в пробе не выполнялся. М ± т — среднее и ошибка среднего.

полуторакратное увеличение средней концентрации (р < 0.01).

Из общей выборки проб волосяного покрова тюленей, погибших в начале 21-го века, была сформирована выборка, включавшая только сеголетков, и уже для них отдельно была рассчитана концентрация тяжелых металлов. Концентрация элементов в волосяном покрове сеголетков составила (М ± т): свинец 13.9 ± 7.8, кадмий 0.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком