Козло П.Г.*, Дерябина Т.Г.*, Буневич А.Н.**
*Институт зоологии Академии Наук Беларуси
**Государственный Национальный парк "Беловежская пуща"
Беловежская пуща - ее белорусская и польская части - являются главным центром сохранения, воспроизводства и расселения зубров беловежской линии. Однако, в последнее время снизились темпы роста численности (Буневич, 1990) беловежской популяции зубра. В основном по причине таких участившихся заболеваний, как поражение мочеполовой системы (некротический баланопостит), катаракта глаз и др. (Шашенько и др., 1994). Выявлено существенное обеднение фонда генетического полиморфизма (Сипко, 1990). Эти факты можно рассматривать как симптомы понижения жизнеспособности зубров, обитающих в Беловежской пуще. Интересно, что отмеченные заболевания зубров проявляются только на территории пущи и в Новодворянском лесокомбинате Ивано-Франковской области на Украине.
Для выяснения причин не вполне благополучного состояния беловежской популяции зубра проводятся генетические, биохимические и иммунологические исследования. Вместе с этим становится очевидным, что в условиях все возрастающего масштаба антропогенного прессинга на природную среду для характеристики беловежской популяции зубров, объективной экологической оценки мест их обитания необходимо принимать во внимание и степень загрязненности пущи глобальными токсикантами, в том числе и тяжелыми металлами (ТМ), а также макро- и микроэлементный статус вида. Как известно (Ровинский и др., 1988), территория пущи находится на пути интенсивного западного переноса загрязненных воздушных масс. Учитывая, что среди ТМ имеются как жизненно необходимые для организма, так и чужеродные, токсичные, большой интерес представляло определение их содержания в органах и тканях зубров. Сведения по данному вопросу скудны. Известны работы польских исследователей (Dziaba et al., 1991; Kos'la et al., 1985; Kos'la, 1973), в которых дана предварительная оценка макро- и микроэлементного состава шерсти и сыворотки крови зубров в сравнении с крупным рогатым скотом (КРС), а также канадских (Macneil et al., 1987) по лесному бизону - Bison b. athabascae из заказника Маккензи.
Ожидалось, что результаты наших исследований позволят: определить степень достаточности или избытка тех или иных металлов в условиях пущи; прояснить возможные причины возникновения заболеваний среди зубров; с новых позиций оценить экологические условия местообитания зубров и принять меры по минимизации или устранению воздействия негативных факторов.
Исследовано 260 биопроб внутренних органов и тканей (мышцы, сердце, легкие, печень, селезенка, почки, семенники, шерсть), отобранных от 27 зубров (18 самцов и 9 самок) в возрасте от 2 месяцев до 20 лет, выбракованных в зимний период в Беловежской пуще. Отбор, упаковка, хранение и предварительная обработка проб осуществлялись в соответствии с общепринятыми методиками ("Унифицированные методы ...", 1986). Озоление проб проводили ускоренным методом в парах азотной кислоты с использованием аппарата Ринькиса (Ринькис, Ноллендорф, 1982). Масса озоляемой навески составляла 3 г воздушно-сухого вещества. Количественно оценивали 12 металлов. Для целей нашей работы первостепенное значение имеют те из них, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности человека и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсичных свойств для живых организмов. Это Pb, Cd, Cu, Mn, Co, Ni, Zn, Cr. Содержание металлов определено в Институте физики АН Б методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Статистическая обработка материала проводилась по стандартным программам с использованием ПЭВМ. Для выявления зависимостей между органами и тканями по содержанию исследуемых металлов, а также возрастом животных и накоплением их использовали корреляционный анализ.
В органах и тканях зубров в наибольших концентрациях присутствуют Mg, Ca, Fe, средние величины их находятся в диапазоне 103-3419 мг/кг сухого вещества, в наименьших, не превышающих 3 мг/кг, - Cr, Ni, Co, Sr. Накопление Zn не выходит за пределы среднего значения - 170 мг/кг, а Cu и Mn - в 4-6 раз меньше. Диапазон средних концентраций Pb, Cd равен 0,10-5,73 мг/кг (табл. 1).
Таблица 1
Содержание металлов (мг/кг сухого веса) в органах и тканях зубров
| Исследуемый материал | n | x | Sx | x min - x max |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Магний |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
24 24 25 25 22 24 8 15 |
663,72 763,73 522,07 534,82 665,32 543,81 568,15 102,91 |
25,94 32,15 18,71 27,51 37,19 15,85 44,86 10,27 |
509,00 - 1101,50 529,16 - 1125,48 364,70 - 708,16 308,59 - 945,46 418,16 - 1288,32 473,16 - 789,82 419,83 - 747,50 53,30 - 181,42 |
Кальций |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
20 21 23 24 21 22 7 15 |
272,82 269,83 519,60 264,87 327,08 422,99 1624,76 871,29 |
24,67 13,63 42,1 15,61 18,38 20,11 945,96 112,96 |
120,83 - 533,85 171,14 - 410,83 307,50 - 1141,25 117,50 - 424,62 207,66 - 569,87 323,53 - 694,16 413,33 - 7241,25 371,68 - 2298,74 |
Железо |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
23 23 25 24 20 24 8 15 |
155,51 287,78 946,61 270,51 3419,20 432,64 203,86 155,65 |
13,7 17,52 202,19 32,18 772,47 34,91 33,04 28,57 |
21,33 - 279,50 167,00 - 539,83 199,83 - 5561,19 45,66 - 646,90 210,33 - 10183,10 117,50 - 741,35 103,00 - 338,50 63,97 - 524,12 |
Цинк |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
25 22 24 22 23 23 7 15 |
162,66 81,95 68,73 137,78 113,19 88,20 78,50 104,49 |
12,84 4,17 3,39 10,85 6,07 2,59 5,2 4,08 |
68,83 - 339,00 44,83 - 142,21 34,66 - 107,77 68,16 - 277,56 61,83 - 181,66 66,17 - 112,66 56,83 - 96,83 118,28 - 163,93 |
| Продолжение таблицы 1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Медь |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
24 24 24 23 23 24 8 15 |
4,85 14,49 5,98 9,40 5,72 19,76 7,37 4,20 |
0,6 0,69 0,37 0,89 0,57 0,56 1,38 0,51 |
1,32 - 12,66 5,47 - 20,16 1,66 - 9,00 4,15 - 22,57 1,99 - 12,33 13,79 - 23,99 1,82 - 15,50 1,49 - 9,49 |
Марганец |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
23 24 25 24 23 24 8 12 |
0,71 1,08 1,43 7,3 1,37 2,52 1,56 10,50 |
0,17 0,22 0,28 0,59 0,28 0,29 0,54 2,76 |
0,00 - 3,33 0,00 - 3,33 0,00 - 4,83 2,82 - 15,66 0,00 - 4,66 0,00 - 6,33 0,00 - 4,83 1,49 - 35,31 |
Кадмий |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
24 24 25 23 23 24 8 15 |
0,12 0,10 0,12 0,54 0,82 3,03 0,35 0,35 |
0,04 0,03 0,04 0,17 0,2 0,79 0,14 0,15 |
0,00 – 0,66 0,00 – 0,50 0,00 – 0,83 0,00 – 3,83 0,00 – 3,50 0,00 – 14,49 0,00 – 1,00 0,00 – 1,66 |
Свинец |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
14 14 13 11 13 11 5 16 |
1,82 0,80 2,07 2,65 2,95 0,94 5,73 1,43 |
0,65 0,46 0,65 1,2 0,72 0,33 2,57 0,97 |
0,00 – 7,50 0,00 – 5,00 0,00 – 6,66 0,00 – 13,16 0,00 – 8,00 0,00 – 2,83 0,00 – 14,00 0,00 – 12,49 |
| Окончание таблицы 1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Хром |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
21 21 23 24 20 22 7 15 |
1,04 0,73 1,68 2,13 1,97 1,23 3,09 2,60 |
0,19 0,15 0,33 0,76 0,58 0,22 0,88 0,76 |
0,00 – 2,50 0,00 – 2,83 0,00 – 5,33 0,00 – 15,50 0,00 – 9,83 0,00 – 4,16 0,00 – 6,83 0,00 – 10,49 |
Никель |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
24 24 25 23 23 25 8 15 |
0,20 0,39 0,63 1,04 1,32 0,65 0,73 0,12 |
0,06 0,17 0,13 0,33 0,38 0,19 0,34 0,08 |
0,00 - 1,00 0,00 - 3,15 0,00 - 2,22 0,00 - 6,33 0,00 - 7,00 0,00 - 4,00 0,00 - 2,83 0,00 - 1,16 |
Кобальт |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
23 24 24 23 22 23 6 14 |
0,24 0,49 0,34 0,28 0,42 0,43 0,33 0,24 |
0,05 0,1 0,08 0,1 0,09 0,11 0,18 0,14 |
0,00 - 0,99 0,00 - 1,66 0,00 - 1,49 0,00 - 1,82 0,00 - 1,16 0,00 - 1,99 0,00 - 1,16 0,00 - 1,99 |
Стронций |
||||
| Мышцы Сердце Легкие Печень Селезенка Почки Семенники Шерсть |
21 21 22 23 20 21 7 18 |
0,14 0,19 0,56 0,56 0,35 0,40 2,01 0,53 |
0,05 0,05 0,11 0,15 0,09 0,11 0,95 0,27 |
0,00 - 0,66 0,00 - 0,66 0,00 - 1,66 0,00 - 2,50 0,00 - 1,50 0,00 - 1,66 0,16 - 7,30 0,00 - 4,66 |
Особенности аккумуляции металлов в органах и тканях зубров в обобщенном виде можно представить следующим образом: Mg преимущественно концентрирутся в сердце и мышцах; Ca - в семенниках и шерсти; Fe - в селезенке и легких; Zn - в мышцах и печени; Cu - в почках, сердце, печени; Mn - в шерсти и печени; Cd - в почках; Рb, Cr, Sr - в семенниках; Co - в сердце; Ni - в селезенке, печени, семенниках. Интересен факт накопления Pb, Cr, Ni, Sr в семенниках выбракованных зубров. Обычно Pb накапливается в легких и печени, Cd - в почках, Cr и Ni - в легких. Максимальные средние концентрации Pb, Cr и Sr у выбракованных зубров оказались именно в семенниках. У двух самцов зубра (в возрасте 1,5 и 20 лет) уровень свинца в половых органах превысил 40.0 мг/кг, что в 22 раза превышает среднее содержание его в мышцах. Значительно было содержание кадмия - 0,35 мг/кг. В последнее время получены данные о возможном влиянии ТМ (Pb, Cd) и их соединений на репродуктивную функцию млекопитающих (Трахтенберг, 1994). Известно (Козаченко и др., 1987), что накопление кадмия в интерстициальной ткани семенников млекопитающих сопровождается некрозом тестикулярного эпителия. Именно эти явления наблюдаются у пораженных зубров.
Наибольшее число достоверных корреляционных связей между содержанием металлов в органах и тканях и возрастом зубров обнаружено для кальция, железа и кадмия (табл. 2). Тесная взаимосвязь выявлена между возрастом и содержанием железа в селезенке (r = 0,805) и кадмия в почках (r = 0,772). Если у двухмесячных зубрят концентрация кадмия в почках не превышала 0,55 мг/кг, то у 7-8-летних достигала 5,66, а у 20-летних - 12,03 мг/кг, т. е. она увеличилась соответственно в 10 и 22 раза. Следовательно, накопление этих металлов находится в прямой зависимости от возраста зубров.
Таблица 2
Коэффициенты корреляции между возрастом животных и концентрацией металлов в органах и тканях (Р 0.05)
| Металл | Мышцы | Сердце | Легкие | Печень | Селезенка | Почки | Шерсть |
| Mg Ca Fe Zn Cu Mn Cd Pb Cr Ni Co Sr |
- - 0,307 0,349 - - - - - - - - |
0,418 - - - 0,309 - - - - - - -0,35 |
-0,299 0,523 - - - - -0,336 - - - - - |
- 0,399 0,667 0,503 - - 0,497 - - - - - |
- - 0,805 - -0,307 - 0,496 - - - - - |
- 0,512 0,328 0,479 - - 0,772 -0,494 - -0,323 - - |
- -0,458 - - -0,404 - -0,364 - -0,38 - - - |
Примечание: прочерк - достоверной связи при Р 0.05 не выявлено.
Выявлено, что такие пары органов и тканей, как мышцы-печень, печень-селезенка, печень-почки, сердце-легкие, мышцы-почки, мышцы-селезенка имеют наибольшее число корреляционных связей. Обнаружена достоверная положительная связь сильной степени между содержанием кадмия в печени и селезенке (r = 0,892), в печени и почках (r = 0,776), почках и селезенке (r = 0,789). Для свинца наличие такой же тесной связи характерно для коррелирующей пары сердце-селезенка (r = 0,828). Для пары мышцы-печень коэффициент корреляции составил 0,564. Содержание хрома в легких коррелировало с его накоплением в мышцах (r = 0,599), в печени (r = 0,621), селезенке (r = 0,580), почках (r = 0,694); в мышцах - с накоплением его в печени (r = 0,408), селезенке (r = 0,521) и почках (r = 0,438).
Статистический анализ содержания металлов в органах и тканях самок и самцов зубра не выявил достоверных половых различий. Исключение составляют почки самцов, в которых достоверно больше содержание железа (t = 2,95).
Для целей нашей работы большой интерес представлял сравнительный анализ содержания металлов у зубров, бизонов (Macneil et al., 1987) и КРС из Австралии (Kramer et al., 1983), России (Коломийцева, Габович, 1970) и ФРГ (Hasler et al., 1983). Выявлено (табл. 3), что накопление меди в печени зубров из пущи было соответственно в 13 и 7 раз ниже, чем у бизонов и КРС. Обратная картина наблюдалась по свинцу и хрому. Зубры характеризовались наибольшими показателями содержания свинца. Содержание хрома в мышцах, печени и почках зубров в 3, 15 и 6 раз соответственно выше по сравнению с КРС из России; у КРС из Австралии хром обнаружен в небольших количествах лишь в печени. О загрязненности территории пущи хромом свидетельствует и тот факт, что у исследованной нами взрослой самки зубра из Припятского заповедника содержание хрома в органах и тканях было на порядок ниже, чем у зубров из пущи, в сравнении с рассматриваемыми видами, характерно повышенное содержание свинца и хрома, но пониженное меди. Недостаток меди в организме зубров подтверждается и величиной содержания ее в шерсти зубров - 4,20 мг/кг. Это ниже уровня, свидетельствующего об обеспеченности копытных данным элементом. Роль этого металла в важнейших процессах жизнедеятельности копытных общеизвестна: дефицит его вызывает нарушения обмена веществ, снижение иммунологической устойчивости (Коломийцева, Габович, 1970), недостаток кератинизации копыт, понижение воспроизводительной функции( Flinn, Franzmann, 1987) и др.
Таблица 3
Содержание металлов (х, мг/кг сырого вешества) у зубров (20экз.), лесного бизона (10 экз.) и КРС
| Металл | Вид | Мышцы | Печень | Почки | Литературный источник |
| Cu |
Зубр Бизон КРС А КРС Р |
1,16 - 1,9 3,43 |
2,65 35,3 33,89 20,1 |
4,35 6,7 4,9 4,17 |
Наши данные Macneil et al., 1987 Kramer et al., 1983 Коломийцева, Габович, 197 |
| Cr |
Зубр Бизон КРС А КРС Р |
0,25 - 0 0,09 |
0,6 - 0,01 0,04 |
0,27 - 0 0,04 |
То же То же То же То же |
| Cd |
Зубр Бизон КРС А КРС Р КРС Ф |
0,03 - 0,001 - 0,01 |
0,15 0,3 0,06 - 0,12 |
0,67 38,7 0,37 - 0,98 |
То же То же То же То же Hasler et al., 1983 |
| Pb |
Зубр Бизон КРС А КРС Р КРС Ф |
0,44 - 0 - 0,07 |
0,75 0 0,05 - 0,27 |
0,21 0 0,04 - - |
То же То же То же То же То же |
Примечание: - данные отсутствуют; А - Австралия; Р - Россия; Ф - ФРГ
Полученные результаты исследования позволяют сделать следующие выводы и предложения.
1. Буневич А.Н. Половозрастной состав селекционно-выбракованных зубров Беловежской пущи //Матер. научн.-практ. конфер."Состояние природных комплексов Беловежской пущи и других заповедных территорий. их изучение и охрана." - Мн., 1990. - С. 127 - 129.
2. Козаченко В.И., Пашин Ю.В., Соболева Л.С., Сальников Л.Е. Изучение мутагенного действия хлористого кадмия на млекопитающих //Биол. науки. - 1987. - № 11. - С. 102 - 105.
3. Коломийцева М.Г., Габович Р.Д. Микроэлементы в медицине. - M., 1970. - 286 с.
4. Ринькис Г.Я., Ноллендорф В.Т. Сбалансированное питание растений макро-и микроэлементами. - Рига, 1982. - С. 178 - 181.
5. Ровинский Ф.Я., Петрухин В.К., Черханов Ю.А., Ярнатовский А.Н. //Проблемы фонового мониторинга природной среды. - Л., 1988. - Вып. 6. - С. 15 - 20.
6. Сипко Т.П. Анализ генофонда зубров Беловежской пущи //Матер. научн.-практ. конфер."Состояние природных комплексов Беловежской пущи и других заповедных территорий, их изучение и охрана. - Мн., 1990. - С. 151 - 153.
7. Трахтенберг И.М., Колесников В.С., Луковенко В.П. Тяжелые металлы во внешней среде: Соврем. гигиен. и токсикол. аспекты. - Мн., 1994. - С. 105.
8. Унифицированные методы мониторинга фонового загрязнения природной среды (под ред. Ф.Я. Ровинского). - М., 1986. - 182 с.
9. Шашенько А.С., Красочко П.А., Красочко И.А., Гаевский В.И., Буневич А.Н. Паталогоанатомические изменения у беловежских зубров при некротическом баланопостите //Современные проблемы охраны зубра. Матер. междунар. симпоз. по зубру. - Мн., 1994. - С. 74 - 75.
10. Dziaba K., Kita J., Anusz K., Kowalski B., Kozlowska I., Krupa J.Poziom makro-i mikroelementow w surowicy krwi zdrowych i chorych zubrow //Medycyna. - Wet. - 1991. - 47.
11. Flinn A., Franzmann a. Mineral element studies in North American moose //Swedish Wildlife Research, Suppl. 1. - 1987. - P. 289 - 299.
12. Hasler St., Heiz H.J., Koch H. Blei und Cadmium in Rind-und Schweinefleish //Schweiz. Arch. Tierheilk. - 1983. - Bd. 125. - S. 695 - 699.
13. Kos'la T., Anke V., Roskosz T., Rokicki E. Der Mengen-und Spurenelementgehalt des Deckhaares vom Wisent (Bison bonasus) //Mengen-und Spurenelemente, Arbeitstag Agrarwiss. und chem. Ges. DDR, Leipzig, 2-3 Dez. - 1985. - S. 69 -77.
14. Kos'la T. The contents of macro-and microelements in the fodder, blood serum and hair of European bison //Ann. Warsaw Agr. Univ. - SGGW. AR Vet. Med. 1993. - N 17. - P. 79 - 85, 87 - 91.
15. Kramer H.L., Steiner J.W., Vallely P.J. Trace element concentrations in the liver, kidney and muscle of gueensland cattle //Bull . Environ. Contam. and Toxicol. - 1983. - Vol. 30. N 5. - P. 588 - 594.
16. Macneil J.D., Patterson J.R., Fesser A.C., Salisbury C.D., Tessaro S.V. Trace metal and persistent organochlorine levels in wood bison (Bison bison athabascae) from the machenzie bison sanctuary //Int. J. Environ. Anal. Chem. - 1987. - Vol. 30, N 1-2. - P. 145 - 153.
Опубликовано на стр. 217 - 224.
