ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2013, том 77, № 2, с. 194-197
УДК 574.7+550.7(571.6)
РФА СИ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПОРОДНЫХ И ВИДОВЫХ РАЗЛИЧИЙ В НАКОПЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ В ШЕРСТИ ЗУБРОВ И ЦЕННЫХ ПОРОД РОГАТОГО СКОТА, ЗАВЕЗЕННЫХ В ГОРНЫЙ АЛТАЙ © 2013 г. Т. И. Савченко1, О. В. Чанкина1, А. В. Бгатов2, К. П. Куценогий1
E-mail: savchenko@kinetics.nsc.ru
Методом РФА СИ изучен многоэлементный состав волос двух пород крупного рогатого скота и зубров, завезенных в горный Алтай, установлены достоверные межпородные и межвидовые различия в накоплении макро- и микроэлементов. Показана тесная корреляционная взаимосвязь между содержанием элементов в волосе и костной ткани диких животных, а также в волосе крупного рогатого скота и атмосферном аэрозоле горного Алтая.
Б01: 10.7868/80367676513020312
Изучению биогеохимических провинций и биологической роли микроэлементов уделяется большое внимание [1, 2]. Химическая мозаич-ность биосферы и единство геохимической среды и жизни помогают установить пути для изучения регионов и субрегионов биосферы, которые характеризуются вовлечением в биогенную миграцию химических элементов в определенных количествах и соотношениях, что создает черты своей особой региональной нормы. Работы, связанные с изучением минерального гомеостаза людей и животных, важны для адаптации мигрантов, меняющих район проживания. Одним из важных факторов, определяющих успех или неуспех акклиматизации, является то, насколько соответствует баланс макро- и микроэлементов в пище и воде района нового проживания таковому в генетически коренном. У животного, предки которого в течение многих поколений проживали в определенной геохимической провинции, подбирается та система аллелий, которая обеспечивает строго определенный уровень химических элементов в организме и поддерживает минеральный гомеостаз.
Научные исследования по изучению механизмов адаптации к новым условиям зубров, маралов, горных козлов, различных пород крупного рогатого скота в течение ряда лет проводятся в Горном Алтае на базе Алтайского экспериментального хозяйства (АЭХ) Института цитологии и генетики СО РАН в поселке Черга.
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск.
2 Новосибирский государственный аграрный университет.
Особенность этого хозяйства и привлекательность его для научных исследований заключается в том, что на сравнительно небольшой территории, используя одну и ту же кормовую базу, собраны различные виды и породы домашних и диких животных. В развитии животных Горного Алтая следует отметить гигантские размеры алтайских травоядных животных. Многие их подвиды на Алтае достигают размеров, иногда в несколько раз превышающих размеры других подвидов этих животных, занимающих другие ареалы [3]. В некоторых горных районах наблюдается также гигантская травяная растительность [4].
Следовательно, поскольку весь набор экологических факторов, в том числе условия содержания и пища, для всех животных идентичны, различия в концентрации химических элементов в их тканях должны обусловливаться исключительно за счет генетической компоненты. Вопрос о том, насколько успешно проходит акклиматизация той или иной породы или вида при перенесении его в генетически чуждые ему геолого-географические условия, имеет не только научное, но и практическое значение. Это касается, например, зубров, которых осталось в мире всего несколько сот голов. На Алтае же беловежские зубры, как выяснилось, могут жить и размножаться. Степень адаптации той или иной породы или вида к новым условиям можно проследить, если сопоставить набор макро- и микроэлементов в организме животного.
Цель данной работы — определение породных и видовых различий в содержании ряда макро- и микроэлементов в организме крупного рогатого скота (украинской и галловейской пород) и зубров, завезенных на Алтай. Для этой цели мы использовали волосы животных. Правомерность
РФА СИ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧИЙ
195
использования волос человека и животных в качестве количественного показателя минерального обмена в организме доказана результатами многочисленных работ, в том числе [2, 5—7]. Поскольку существенная роль в миграции химических элементов в биосфере принадлежит атмосферному аэрозолю (АА), методом корреляционного анализа мы исследовали взаимосвязь между элементным составом АА, собранного в Горном Алтае, и шерстью некоторых пород скота.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводились на базе Алтайского экспериментального хозяйства (АЭХ), в пос. Черга (вблизи г. Горноалтайска). Образцы волос зубров (Bison bonansus L.) собраны в июле с деревьев, о которые зубры предпочитают чесаться. Волосы быков украинской и галловейской пород, возраст 3—4 года, получены выстриганием в районе лопатки в тот же период времени. Пробы атмосферного аэрозоля (АА) отбирались на фильтр типа АФА-ХА с помощью фильтровентиляционной установки над территорией Черный Ануй в Горном Алтае.
Многоэлементный состав образцов шерсти, костных тканей животных и АА определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА СИ) на станции элементного анализа (накопитель ВЭПП-3) в ЦКП Сибирского центра синхро-тронного и терагерцевого излучения Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН [8]. Образцы снимались при энергии возбуждения 19—23 кэВ. Анализировались субстраты в виде таблеток диаметром 1 см, массой 20—40 мг. Для количественной интерпретации характеристических спектров аэрозолей и биосубстратов применяли внешний стандарт [7, 9]. Использовали среднегеометрическое значение концентраций элементов в образцах (x) и стандартное отклонение ln(x,) (CTgi). Статистические характеристики элементного состава определялись с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel 6.0 и Statistica 8.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
В табл. 1 приведены данные по содержанию некоторых макро- и микроэлементов в волосе крупного рогатого скота двух пород (серая украинская и галловейская) и зубров, обитающих в Горном Алтае. Сравнение элементного состава животных по i-критерию Стьюдента показывает достоверные межпородные различия в накоплении макро- и микроэлементов. Между серой украинской и галловейской породами скота наблюдается различие по концентрациям следующих элементов: Ca, Mn, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, а между зубрами и каждой породой крупного рогатого
Таблица 1. Концентрации химических элементов в волосе зубров и крупного рогатого скота
Элемент Зубры (n = 9) Серая украинская порода скота (n = 7) Галловейская порода скота (n = 7)
(x,) (сА мкг • г 1 (x,) (Og), мкг • г 1 (x,) (Ogi), мкг • г 1
K 620 (1.7) 740 (1.4) 450 (2.1)
Ca 1550 (1.4) 2400 (1.5) 6470 (1.3)
Cr 0.7 (1.8) 0.3 (1.3) 0.2 (1.7)
Mn 68 (1.8) 17 (1.8) 45 (1.3)
Fe 1095 (2.0) 270 (1.5) 208 (1.3)
Co 1.2 (1.6) 0.5 (1.4) 0.4 (1.2)
Ni 3.8 (1.5) 1.4 (1.2) 1.1 (1.2)
Cu 15. 0 (1.4) 13.4 (1.1) 9.7 (1.1)
Zn 120 (1.4) 130 (1.2) 98 (1.2)
Se 0.3 (1.5) 0.2 (1.3) 0.2 (1.4)
Br 7.7 (2.4) 2.4 (1.3) 0.5 (2.0)
Rb 3.0 (2.1) 0.9 (1.3) 0.5 (1.4)
Sr 5.8 (1.9) 3.2 (1.5) 8.8 (1.3)
Zr 5.8 (1.9) 0.5 (1.5) 0.3 (1.5)
Mo 0.2 (1.5) 0.1 (1.9) 0.1 (1.2)
Pb 1.1 (1.9) 0.6 (1.5) 0.5 (1.4)
Примечание. {x) — среднее геометрическое значение концентрации, <5gi — стандартное отклонение {xi).
скота добавляются еще элементы: Сг, Fe, Со, N1, Zr, РЬ. Следовательно, чем большие генетические различия между данными травоядными животными, тем значительнее различия в содержании химических элементов.
В работе Т.Г. Дерябиной [10] приведены данные по содержанию некоторых микроэлементов в волосе зубров, обитающих в Беловежской пуще. Сравнение этих данных с элементным составом волос зубров, завезенных в Горный Алтай, показывает, что концентрация таких элементов, как Са, Fe, Со, №, Си, Мп и 8г, в волосе зубров Горного Алтая — выше, тогда как Сг — ниже. Имеются факты, свидетельствующие о том, что возможная причина заболеваемости беловежских зубров гнойно-некротическим баланопоститом является следствием нарушения микроэлементного баланса — недостатком некоторых биогенных элементов и избытком абиогенных в их рационе. На территории экспериментального хозяйства в Горном Алтае такие заболевания не зарегистрированы.
В табл. 2 приведены результаты факторного анализа совокупности концентраций элементов, содержащихся в волосе зубров и домашних животных Горного Алтая. Данные свидетельствуют об имеющихся значительных отличиях в составе
196 САВЧЕНКО и др.
Таблица 2. Результаты факторного анализа элементного состава волос зубров и быков разной породы
1 2 3 4
Факторы
Элементы Нагрузка
Волосы зубров
К, Са, Сг, Мп, Fe, Со, N1, Rb, Бг, гг, РЬ 0.65
гп, Бе, Вг 0.25
Волосы серой украинской породы скота
Элементы Сг, Мп, Fe, Со, N1, Rb, Бг, гг К, Са, Вг, РЬ Си, гп, Бе, Мо
Нагрузка 0.44 0.24 0.23
Волосы галловейской породы скота
Элементы Са, гп, Бг, гг К, Вг, Rb, РЬ Сг, N1, Си Со, Бе Мп, Мо
Нагрузка 0.26 0.23 0.20 0.16 0.11
факторов: два фактора для волос зубров, три фактора для волос серой украинской и пять факторов для волос галловейской породы крупного рогатого скота. Это может быть связано с различной степенью взаимного влияния элементов на протекающие в организме животных процессы, зависящие как от вида животных, так и от их индивидуальных особенностей.
Генетическое разнообразие и наследование уровня концентраций разных химических элементов в тканях крупного рогатого скота дает возможность проводить отбор, ориентированный на адаптацию к местной кормовой базе. Исследования указывают на то, что разные районы, с точки зрения геохимии, предполагают разведение разных пород скота.
В формировании биогеохимических циклов биосферы существенная роль принадлежит атмосферной составляющей. Атмосферный аэрозоль (АА) влияет на качество окружающей среды, климат, химию и физику атмосферы. Начиная с 1991 г. в рамках проекта "Аэрозоли Сибири" ведутся комплексные исследования по изучению свойств
Кь мкг • г 1
7 5 3 1 1
6 8 10 К2, нг • м-3
Сопоставление 1п концентраций элементов волос серой украинской породы скота (К{) и 1п концентраций элементо
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.