Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 14
1.1 Природная среда и основные источники ее загрязнения 14
1.1.1 Воздушный бассейн и источники его загрязнения 16
1.1.2 Гидросфера и источники ее загрязнения 29
1.1.3 Почвенный покров и источники его загрязнения 38
1.2 Эколого-экономическая характеристика Ставропольского края 48
1.3 Приспособление — общебиологическая основа жизни 72
2. Физиолого-биохимический, иммуно-генетический статус, экологическая безопасность продукции животных в зоне техногенного воздействия
2.1 Место проведения эксперимента 79
2.1.1 Материал и методы исследований 82
2.2 Влияние техногенного загрязнения на накопление токсических компонентов в цепи почва-растение 87
2.3 Характеристика адаптационных реакций овец на антропогенное воздействие 101
2.3.1 Влияние техногенного загрязнения на метаболизм овец в онтогенезе 101
2.3.2 Влияние техногенного загрязнения на уровень защитного потенциала овец в онтогенезе 124
2.3.3 Влияние техногенного загрязнения на концентрацию нуклеиновых кислот в крови овец в онтогенезе 129
2.3.4 Влияние техногенного загрязнения на концентрацию химических элементов в крови овец в онтогенезе 133
2.3.5 Влияние антропогенного воздействия на обменные процессы в коже овец 143
2.3.6 Влияние техногенного загрязнения на химический состав шерсти овец 150
2.3.7 Уровень тяжелых металлов в органах и тканях овец в зоне техногенного загрязнения 158
2.3.8 Формирование иммуногенетического статуса овец в зоне техногенного загрязнения 168
2.4 Взаимосвязь биохимических показателей крови с суммарной концентрацией токсикантов 178
2.5 Экологическая безопасность мясной продукции 183
3. Перспективы по сохранению природы Ставрополья 191
4. Обсуждение полученных результатов 198
Выводы 234
Практические
- Эколого-экономическая характеристика Ставропольского края
- Влияние техногенного загрязнения на накопление токсических компонентов в цепи почва-растение
- Влияние техногенного загрязнения на уровень защитного потенциала овец в онтогенезе
- Влияние техногенного загрязнения на химический состав шерсти овец
Введение к работе
Актуальность исследования. В новое тысячелетие Россия, как и многие страны, вступила с глобальными проблемами социально-экономического, демографического и экологического характера. Активное использование природных ресурсов, выброс в окружающую среду отработанных продуктов производства, не входящих в естественный круговорот веществ, использование экологически небезопасных технологий, источников энергии и многое другое, привело к нарушению равновесия между деятельностью человека и состоянием среды обитания. Среда жизнедеятельности, во многих случаях, перестала соответствовать возможностям адаптационно-компенсаторных механизмов живых организмов (Агаджанян и др., 2001).
Возрастающая агрессивность окружающей среды, обусловленная высокой техногенной нагрузкой, неизбежно сказывается на качестве генофонда живых организмов, так как темпы естественной эволюционной адаптации уже не соответствуют интенсивности изменений окружающей среды и это вызывает в природе синдром «Экологического напряжения». Экологическая напряженность приобрела качественно новый характер и катастрофические масштабы. В этих условиях взаимоотношения организма и среды приобретают усложненный и обостренный характер (Вернадский, 1977; Никитин и др., 1986; Elsom, 1995; Меркулов, 1996; Онищенко, 2002).
В этой связи весьма актуальным является изучение влияния химических загрязнений в раннем постнатальном онтогенезе, поскольку адаптационные системы этого периода отличаются морфофункциональной незрелостью, в то время как пути и эффект воздействия техногенных факторов среды на растущий организм зависят, в значительной мере, от периода онтогенеза, а также от полной реализации генетической программы, заложенной в ДНК.
Эти вопросы, имеющие не только теоретическое, но и практическое значение, не нашли должного освещения в научной литературе. Нет комплексных работ, в которых были бы исследованы взаимозависимости и причинная обусловленность сдвигов одних процессов относительно других. Подобные исследования крайне важны, так как это позволит вскрыть основные закономерности и механизмы воздействия антропогенных факторов среды на организм животных, для разработки научно-обоснованных приёмов и мероприятий по охране окружающей среды, получения сельскохозяйственной продукции высокого качества.
Экологический подход позволит установить зависимость морфологических и функциональных изменений организма от определённого комплекса условий окружающей среды, вскрыть пути и механизмы приспособления к этим условиям и, на основании установленных закономерностей, найти возможность целенаправленных воздействий на организм с целью повышения его устойчивости к неблагоприятным факторам. С этих позиций, поиск надежных тестов, позволяющих выявить и оценить реакцию продуктивных животных на антропогенное воздействие, весьма актуален.
Цель работы.
Использованием интегральных методов биотестирования оценить влияние средовых факторов на метаболизм, резистентность, генетический статус, продуктивность овец в зоне техногенного загрязнения.
Задачи исследования:
- изучить уровень содержания химических элементов в почве, кормах, заготавливаемых в зоне техногенного загрязнения;
- определить возрастные особенности морфологического, биохимического состава крови овец, испытывающих неодинаковый техногенный прессинг;
- изучить характер адаптационных особенностей овец, находящихся в разных экологических зонах;
- изучить влияние техногенных загрязнений на популяционном уровне: генетическая сбалансированность популяций, генетический груз;
- определить интенсивность роста, продуктивность молодняка в зонах с разным уровнем техногенного загрязнения;
- выявить биохимические тест-системы для контроля состояния здоровья овец в зоне экологического неблагополучия.
Научная новизна. Впервые, на примере конкретного источника антропогенного загрязнения (Невинномысский промышленный узел), проведена комплексная оценка формирования физиолого-биохимического, иммунологического статуса, генетических параметров овец разного возраста в условиях техногенной нагрузки. Доказано, что выявленные особенности негативного влияния токсикантов на концентрацию метаболитов крови, морфологическое состояние внутренних органов и тканей, на генетический спектр полиморфных систем белков и ферментов, находятся в тесной взаимосвязи с адаптационно - регуляторными возможностями животных в зоне техногенного загрязнения, позволяющие рассматривать организм как саморегулирующую систему, обладающую способностью не только воспринимать внешние воздействия, но и трансформировать их в направлении, сглаживающим негативное влияние внешних факторов. Наличие такой информации способствует более глубокому пониманию тех закономерностей, которые происходят в организме животных, выживающих при техногенном прессинге. Впервые получены данные о содержание тяжелых металлов в шерсти овец. Показана связь содержания токсических химических элементов в разных биосредах (кровь, шерсть, органы, ткани) и метаболических сдвигов в организме овец, находящихся в условиях техногенного воздействия.
Впервые для интегральной оценки степени воздействия токсических элементов на организм овец использованы методы математической статистики. Вычислением совокупного коэффициента детерминации установлена степень зависимости изменчивости уровня метаболитов в крови, продуктивных качеств овец от вариации концентраций химических элементов в крови, шерсти. Вычислением коэффициента эластичности показана возможность использования химического состава шерсти, как экспресс - метода для выявления повреждающего действия токсикантов. Впервые получены сведения о генетической сбалансированности популяции овец, находящихся под техногенным прессингом, выявлены генетические маркеры адаптационных возможностей.
Теоретическая и практическая значимость работы. Установленные онтогенетические, физиолого-биохимические и адаптивные особенности овец расширяют и углубляют имеющиеся сведения об их индивидуальном развитии. Полученные данные вносят определенный вклад в понимание биохимических, генетических процессов, происходящих в постнатальном онтогенезе, о формировании тех компенсаторно-адаптационных возможностей организма в условиях техногенного прессинга, которые являются, по существу, физиолого-биохимической нормой для этой среды обитания, что необходимо для точной и объективной оценки здоровья животных. Полученные результаты экологических исследований позволяют расширить научно-практические представления об эколого-токсикологической ситуации, вызванной различными вредными антропогенными веществами, для разработки региональных мероприятий, программ по улучшению экологической ситуации. Полученные фактические данные могут быть использованы в последующих научных исследованиях, направленных на прогнозирование и углубленное изучение роли факторов окружающей среды в жизнедеятельности организма, в учебном процессе по вопросам возрастной физиологии, биохимии и экологии, а также при написании учебников, учебных пособий, монографий. Установленные уровни химических элементов в органах и тканях овец разного возраста, выращиваемых в зоне антропогенного воздействия, позволят регулировать их поступление в животноводческую продукцию. Определен набор репрезентативных методов для контроля, мониторинга, прогностических расчетов экологической обстановки на конкретной территории. Предложен экспресс-метод по определению минерального состава шерсти овец, позволяющий в кратчайшие сроки оценить характер и силу техногенеза.
Реализация результатов исследований. Материалы проведенных исследований использованы органами государственного управления на федеральном уровне – предложения по совершенствованию природоохранной статистики на основе комплексной оценки антропогенного воздействия в экологической цепи «почва – растение – животное – животноводческая продукция», на региональном уровне – при разработке программы «Экологическая экспертиза Невинномысского промузла и разработка научных основ организации здоровья населения г. Невинномысска и Кочубеевского района» (1995-2005). Результаты полученных исследований отражены в монографии «Экология агроландшафтов Ставропольского края» (2006) и используются при чтении курса лекций и практических занятий на кафедре биологии с экологией Ставропольской государственной медицинской академии, на кафедрах биологии, физиологии и экологии Ставропольского государственного и аграрного университетов.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на Всесоюзных научно-практических конференциях «Генетика, селекция и качество продукции сельскохозяйственных животных» (1992-2002); на Международной конференции «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, СГУ, 2003); на научно-практической конференции «Актуальные вопросы зоотехнической и ветеринарной практики в АПК» (Ставрополь, СНИИЖК, 2005); на Международной научно-производственной конференции «Проблемы и перспективы овцеводства и козоводства» (Ставрополь, 2005); на Международной научно-практической конференции «Здоровье: социальные и медико-биологические аспекты исследования» (Ставрополь, СтГМА, 2005); на Международной научно-производственной конференции «Животноводство - продовольственная безопасность страны» (Ставрополь, 2006); на Международной научно-производственной Интернет– конференции «Управление функциональными системами организма» (Ставрополь, 2006); на Международной научно-практической конференции «Состояние, перспективы, стратегия развития и научного обеспечения животноводства Российской Федерации» (Ставрополь, 2007); на Международной конференции «Циклы природы и общества» (Ставрополь, 2007, 2008, 2009), на Международной научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии воспроизводства – основа повышения продуктивности сельскохозяйственных животных» (Ставрополь,2009).
Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в научно-производственных журналах «Овцеводство», «Овцы. Козы. Шерстяное дело», «Юг России: экология, развитие», «Проблемы региональной экологии», в сборниках научных трудов ВНИИОК, СНИИЖК, Международных научно-производственных конференциях. Всего опубликовано 70 научных работ, в том числе по теме диссертации 49, в числе которых 16 работ в изданиях ВАК РФ, 2 - методических рекомендаций, 1 монография.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 275 страницах компьютерного текста, содержит 67 таблиц и 63 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, 13 разделов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, предложений производству, библиографического списка, включающего 407 источников, в т. ч. 302 отечественных и 105 зарубежных авторов.
Эколого-экономическая характеристика Ставропольского края
Территория Ставрополья занимает площадь 66,2 тыс. кв. км., включает 26 регионов и 19 городов. Наиболее крупные города — Ставрополь, Невинномысск, Пятигорск, Буденновск, Георгиевск, Минеральные Воды, Кисловодск. По данным переписи численность населения края на 2000 год составляла 2,7 млн. человек, в том числе: городского — около 1,5 млн., сельского - 1,2 млн. человек.
Недра края богаты полезными ископаемыми: газом, нефтью, редкоземельными металлами, строительными материалами (камень, песок, гравий), термальными и целебными минеральными водами, лечебными грязями.Площадь перспективных нефтяных земель - 31,5 тыс. кв. км., газовых - 35,5 тыс. кв. км. Начальные суммарные ресурсы нефти составляют около 400 млн. тонн, а прогнозируемые ресурсы газа — 500 млдр. куб метров. Кроме того в настоящее время разрабатывается 48 нефтяных и 13 газовых месторождений.
На территории края расположены три месторождения теплоэнергетических вод: Казьминское, Нижне-Зеленчукское и Терско-Галюгаевское с температурой воды у устья скважин 55-115. Глубина продуктивных пластов колеблется в пределах 2100 -2750 метров. Хозяйственное обустройство ведется только на Казьминском месторождении, которое имеет и оздоровительное значение.
Край обладает уникальными запасами минеральных вод, в том числе широко известных во всем мире — «Нарзан», «Ессентуки». При суммарных запасах минеральных вод, подготовленных для промышленного освоения в объеме 13,5 тыс. куб. метров в сутки, в настоящее время используется только около 11%.
На протяжении многих лет главной отраслью экономики края является сельское хозяйство. В Российской Федерации Ставропольский край занимает четвертое место по объему производства сельскохозяйственной продукции. Площадь сельхозугодий составляет 5,3 млн. гектаров, из них большая часть (3,8 млн. га) отведена под пашню.
В растениеводстве основная зерновая культура - озимая пшеница, предпочтение отдается твердым и сильным сортам. Ее посевные площади составляют более миллиона гектаров. Ставрополье обеспечивает пять процентов общего зернового сбора России. В крае выращиваются кормовые и технические культуры, на больших площадях возделывается сахарная свёкла, картофель, овощи, масличные культуры. Ставрополье обладает большим потенциалом производства подсолнечного и других растительных масел.
Овцеводство, до недавнего времени, считалось стратегической отраслью сельскохозяйственного производства, поскольку являлось важной сырьевой базой для ряда отраслей промышленности и из-за большого социального значения. Оно обеспечивало занятость и жизнеспособность населения в ряде регионов края со сложными природно-климатическими условиями, так как овцы способны наиболее продуктивно использовать природные кормовые угодья, обеспечивая товарное производство мяса и шерсти.
Топливно-энергетический комплекс - стержень, вокруг которого строится вся экономика края. В крае расположена самая мощная на Северном Кавказе Ставропольская ГРЭС (2400 МВт), каскад Кубанских ГЭС (465 МВт), Невинномысская ГРЭС (1340 МВт). Суммарная мощность источников электрической энергии, расположенных на территории края, превышает 4 тыс. МВт, способных вырабатывать более 25 млд. кВт/ч.
К числу важнейших строящихся объектов отрасли относятся Егорлыкская ГЭС-2, а также завершение строительства сооружений очистки Новотроицкого водохранилища, которое используется не только для охлаждения энергоблоков Ставропольской ГРЭС, но и для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Для обеспечения энергоперетоков между энергосистемами Ставропольского края и Дагестана, а также для энергоснабжения населённых пунктов Курского района, построена электролиния ВЛ-330 кВ «Будённовск-Чир-ЮРТ». Промышленный комплекс краевого центра представляют открытые акционерные общества «Автоприцеп-КамАЗ», «Электроавтоматика», «Красный металлист», «Поршневые кольца», «Иникон», «Оптрон», «Ставропольский инструментальный завод», на которых производятся автоприцепы различной грузоподъемности, деревообрабатывающие станки, измерительные инструменты, поршневые кольца и др.
В объеме продукции, выпускаемой промышленным комплексом края, большая часть приходится на предприятия машиностроения, химии, нефтехимии, а также нефтяной и газовой промышленности.
Основные виды продукции электротехнической промышленности: полупроводниковые материалы, оптоэлектронные приборы, дозиметры для регистрации радиационных и нейтронных полей.
Всего промышленный комплекс Ставрополья насчитывает более 400 крупных предприятий.
Химическая промышленность Ставрополья представлена крупнейшими на Северном Кавказе предприятиями «Невинномысский Азот», «Ставропольполимер», «Арнест», «Люминофор», «Анилин». Основной продукцией которых являются минеральные удобрения, химические реактивы, люминофоры различного назначения, полиэтилен, светочувствительные материалы для полиграфии.
ОАО «Невинномысский Азот» - одно из самых крупнейших предприятий страны по производству минеральных удобрений и другой химической продукции. Оно занимает 189-ю позицию в ЭКСИН-рейтинге «1000 лучших предприятий России». Удельный вес продукции предприятия в общем российском производстве составляет более семи процентов.
Влияние техногенного загрязнения на накопление токсических компонентов в цепи почва-растение
Сложная экологическая обстановка в отдельных регионах нашей страны, сложившаяся под воздействием как естественных (фоновое содержание, природные потоки), так и антропогенных (техногенное загрязнение, применение удобрений, пестицидов и др.) факторов предопределяет необходимость изучения распределения загрязнений в цепи почва-растение.
В зонах крупномасштабных химических производств, как правило, происходит глубокая геохимическая трансформация, связанная с накоплением в почвах, растениях, животных организмах и сельскохозяйственной продукции ингредиентов промышленных выбросов.
Сельскохозяйственное производство в таких зонах подвержено огромному разнообразию условий и факторов загрязнений, которые трудно поддаются контролю. Еще труднее выявить и объективно оценить отдаленные последствия их влияния как на самих сельскохозяйственных животных, так и, через сельскохозяйственную продукцию, на человека.
Применение средств химизации приводит к негативным экологическим последствиям: в растениях и окружающей среде накапливаются нитраты, нитриты и нитрозамины, тяжелые металлы способные оказать токсическое и канцерогенное действие на животных и человека.
Экологический подход к системе кормления овец занимает первостепенное место. Кормовое сырье должно содержать, с одной стороны, необходимое количество питательных веществ, а с- другой — минимум вредных компонентов. С этой целью была изучена экологическая безопасность и питательная ценность кормов летнего — зимнего рационов.
Рацион овец в стойловый (зимой) период представлен следующим набором кормов: злаково-разнотравное сено — 2-3 кг, овсяная (ячменная) солома - 0,3 кг, ячмень (овес) - 0,3-0,5 кг, соль, вода. Данный рацион является общим для всех половозрастных групп и по нашим расчетам содержит: 1,59 к.ед., 2,38 кг сухого вещества, 21,62 МДж обменной энергии и 145 г переваримого протеина, что соответствует нормам кормления в стойловый период содержания овец.
В пастбищный период (весна-лето-осень) овцы содержались на естественных пастбищах с преобладанием злаково-разнотравной растительности, потребляя 7-8 кг травы в сутки (в расчете на 1 голову), т.е. 1,89 к.ед., 2,5 кг сухого вещества, 20,23 МДж обменной энергии и 210 г переваримого протеина, что также соответствует нормам кормления овец в пастбищный сезон.
Проблема загрязнения нитратами и нитритами окружающей природной среды продолжает сохранять свою актуальность. Наряду с тяжелыми металлами и пестицидами они являются наиболее распространенными загрязнителями окружающей среды. Растущий во многих странах мира нитратно-нитритный прессинг представляет реальную опасность для здоровья животных и человека.
Среди ученых нет единого мнения о предельно допустимых концентрациях нитрат-, нитритных соединений в кормах рационов сельскохозяйственных животных. Однако все авторы признают нитриты высокотоксичными соединениями, в отношении нитратов мнения расходятся: одни считают, что нитраты не обладают токсичными свойствами, другие - признают их слаботоксичными (Зарубин, 1990). В тоже время П.А Богословский, (1989) утверждает, что нитраты, наряду с амидами, являются первичными предшественниками нитрозаминов, признаных сильными канцерогенами.
Н.В. Волковой (1980) доказано, что внутри семейства злаковых к растениям, накапливающим нитраты относятся овес, кукуруза, рожь, пшеница и ячмень. Из овощных культур высоким содержанием нитратов отличаются - петрушка, укроп, редис, свекла и другие.
Скармливание кормов с высоким содержанием нитратов приводит к снижению продуктивности животных, нарушению воспроизводительной функции, а в некоторых случаях - и к их гибели. Единого мнения о допустимом количестве нитратов в кормах и их предельно допустимых дозах для животных в настоящее время нет. Ряд исследователей считают критическим уровень нитратов в корме (в пересчете на NO3) 0,07 - 0,20 % сухого вещества корма, что соответствует 0,3-0,9 % NO3 или 0,5-1,5 % к N03. Однако, есть данные о том, что вредное действие нитратов может проявиться и при более низком уровне содержания их в кормах (Курляндский, 1992; Мельникова, 1995; Филов, 1996). Причем авторы считают, что отравление нитратами наиболее вероятно при скармливании овцам сухих кормов, а нитритами — зеленых.
Вышеизложенное послужило основанием для изучения концентрации нитратов и нитритов, как в сочном корме (зеленная масса), так и в сухом (сено, солома), заготавливаемом на пастбищах СПК «Руно», расположенного в непосредственной близости от Невинномысского объединения «Азот» (1,5-2км). Отбор образцов естественной растительности, заготавливаемого сена, соломы производили в весенний и летне-осенний периоды.
Ботанический состав естественных выпасов СПК «Руно» в зоне техногенного загрязнения не отличался разнообразием и представлен, в основном, мышеем зеленым, типчаком (овсяница бороздчатая), куколем посевным, остальные виды трав встречаются в небольших количествах.
Анализом результатов исследований установлено, что содержание нитратов, нитритов в кормах, как в зеленой массе (трава), так и в сухом корме (сено) превышало предельно допустимые концентрации (табл.25).
Влияние техногенного загрязнения на уровень защитного потенциала овец в онтогенезе
Уровень активности ферментов переаминирования (АЛТ, ACT) в крови овец, находящихся под техногенным воздействием был достоверно ниже во все возрастные периоды (1-, 2-, 4-, 8- мес, 1,5 лет) на 8,6 и 3,1 %; 8,0 и 29,4 %; 11,4 и 42,1%; 36,7 и 38,5 %; 15,7 и 18,6 %, соответственно, (Р 0,01).
Ферменты дегидрирования (ГДГ, СДГ). Подобная закономерность выявлена и в уровне активности дегидрогеназ - глютамат-, сукцинатдегидрогеназ (ГДГ, СДГ): после значительного увеличения активности изучаемых ферментов к 2-х месячному возрасту, произошло снижение в последующие возрастные периоды. К полуторагодовалому возрасту у животных в зоне техногенного загрязнения активность ГДГ и СДГ составила 1,40; 3,20; ед.акт, в экологически благополучной — 2,50; 5,83 ед.акт., соответственно (Р 0,001) (табл.41,42, рис.24,25).
Поскольку возрастные . изменения ферментативных процессов являются, в основном, следствием действия регуляторных систем и отражают молекулярный механизм адаптационных реакций организма, действующих на протяжении жизни животного, то можно предположить, что активность ферментного спектра у животных в экологически благополучной зоне свидетельствует о более высоком уровне обменных процессов, обеспечивающих более интенсивную энергию роста на разных стадиях онтогенеза, что в конечном итоге отражается на продуктивности животных.
Таким образом, у овец, постоянно содержащихся на территории подверженной перманентному техногенному загрязнению, отмечаются глубокие сдвиги в биохимических показателях крови на всех этапах онтогенетического развития. Влияние техногенного загрязнения на уровень защитного потенциала овец в онтогенезе Важнейшее условие успешного существования животного организма в окружающей среде — способность вырабатывать естественные адаптационные реакции. При незначительной силе стрессового воздействия организм животных, благодаря своим адаптационным механизмам, способен справиться с ним без видимых нарушений физиологических функций. Длительные во времени и значительные по силе действия стресс-факторы, в том числе экологические (тяжелые металлы, пестициды, хлорорганические компоненты и др.), приводят к срыву адаптационных механизмов, снижению естественной устойчивости организма, к повышению восприимчивости животных к различным заболеваниям, уменьшению продуктивности. Иммунная система организма является самой динамичной. Активность различных звеньев иммунитета постоянно меняется под влиянием биологических, физических, химических факторов окружающей среды. Сравнительный анализ показателей естественной резистентности выявил ряд особенностей, обусловленных не только зрелостью организма на разных этапах онтогенеза овец, но и экологической ситуацией зон их обитания. Наиболее ярко эти различия проявились в величине констант, характеризующих гуморальный иммунитет (табл.43, рис. 26,27,28). Так, у ягнят из зоны техногенного загрязнения бактерицидная активность сыворотки крови (БАСК) в 4-х месячном возрасте составила всего лишь 53,7 % от активности у сверстников из благополучной зоны, а лизоцимная активность сыворотки крови (ЛАСК) - 60,1 %. Что касается фагоцитарной активности, характеризующий уровень клеточного иммунитета, то и этот показатель был достоверно (на 45,8 %) ниже у ягнят из зоны техногенного загрязнения, (Р 0,01). Оценка общей реактивности ягнят, определяемая по кожной пробе с антиовечьей сывороткой, позволила отнести ягнят из зоны техногенного загрязнения к низкореактивным, так как толщина кожной складки через 2 часа после её введения составила всего лишь 0,8 см, в то время как у молодняка из экологически благополучной зоны - 1,2 см (Р 0,01). Оценка иммунологического статуса организма молодняка на основе определения уровня отдельных классов иммуноглобулинов подтвердила предположение о низком уровне защитного потенциала у молодняка из зоны техногенного воздействия. Специфические иммуноглобулины, относящиеся к подклассам JgG[ и JgG2. у животных из зоны загрязнения составили 53-39 % от их уровня в крови ягнят, находящихся вне зоны техногенного прессинга. Следует отметить, что падеж ягнят в этой зоне был почти в 2 раза выше, чем в благополучной зоне (табл.43, рис.28). Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что в зоне техногенного загрязнения происходит задержка формирования как гуморальных, так и клеточных факторов защиты растущего организма, что приводит к значительному падежу молодняка в этой зоне (табл.43, рис.29).
Влияние техногенного загрязнения на химический состав шерсти овец
Неоспорим тот факт, что микроэлементы играют важную роль в функционировании всех живых организмов. Однако, микроэлементное загрязнение окружающей среды приводит к избыточному поступлению химических элементов в организм. При этом, как отмечалось выше, тяжелые металлы (Cd, Pb, Hg, As, Be и др.), из-за значительной распространенности, устойчивости во внешней среде, политропности действия, с выраженными кумулятивными свойствами, воздействуют практически на все системы организма.
На молекулярном уровне они могут ингибировать ферменты, необратимо изменяя макромолекулы белков и нуклеиновых кислот, нарушать структуру и проницаемость клеточных мембран и, как следствие, изменять скорость метаболизма и синтеза, а также вызывать мутации. Все это вызывает дисфункцию органов, а в ряде случаев ведет к появлению более тяжелых последствий и даже гибели организма (Бондарев, 1984; Буштуева и др., 1990).
Поскольку микроэлементный состав различных биосред, во многом отражает поступление загрязняющих веществ в организм, то биомониторинг химических загрязнителей окружающей среды находит все большее применение как у нас в стране, так и за рубежом. По концентрации какого-либо тяжелого металла в биосредах человека или животного (кровь, молоко, моча, зубы, волосы и т.д.) можно определить нагрузку на организм в целом.
Разработка методов, объективно отражающих неблагоприятное воздействие факторов окружающей среды, и в частности, тяжелых металлов является актуальной проблемой. Это направление имеет целый ряд методических аспектов, обсуждаемых в литературе последних лет. К ним, в первую очередь, относится поиск легкодоступного биоскопийного материала, который может храниться в течение длительного срока, одновременно являясь метаболически активным и, в определенной мере, отражающим изменения, происходящие в организме на клеточном уровне. Таким материалом по данным ряда исследователей являются волосы -вторая, после костного мозга, метаболически активная среда организма (Мжельская и др., 1983; Loprieno, 1981). Доказано, что на воздействие повышенных концентраций многих элементов, в первую очередь, реагирует состав волос. Волосы обладают преимуществом по сравнению с другими биосубстратами: сбор их прост, безболезнен и пригоден для массовых исследований.
Прямая связь степени загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами с накоплением их в волосах, крови, моче выявлены рядом исследователей (Ревич, 1980, 1986; Creasson, et al., 1975; Ward, et al., 1979).
Одним из признаков накопления в организме металлов, поступающих из атмосферного воздуха, является, по мнению Э.Н. Левина (1985), В.Н. Локтионова (1989), Р.Б. Часымы (2004), N.J. Ward et al. (1979), D.M. Elson (1995), повышение содержания их концентрации в волосах, при этом, авторы рассматривают волосы как биоскопический материал, характеризующий уровень содержания металлов в паренхиматозных органах и печени. Специфической особенностью изменения микроэлементного состава волос является накопление элементов, характерных для техногенной геохимической аномалии, возникшей вокруг загрязняющих предприятий (Патрашков, 2003). Вышеизложенное послужило основанием для проведения исследований по оценке накопления химических элементов в шерсти овец, находящихся в различных экологических зонах. Методологической предпосылкой к выбору шерсти овец в качестве биологического субстрата исследования явились следующие факторы. Во-первых, показатели элементного состава шерсти отражают устойчивые тенденции, сформировавшиеся за достаточно большой промежуток времени (месяцы, годы) и не подвержены значительным колебаниям в зависимости от кормления, времени суток. Во-вторых, содержание макро- и микроэлементов в шерсти овец отражает элементный статус организма в целом, и пробы шерсти являются интегральным показателем минерального обмена. Кроме того, этот биологический объект, кроме функции депонирования макро- и микроэлементов отражает, в определенной мере, процесс их элиминации из организма (Сусликов, 2000; Veldanova, 2000). Для определения содержания химических элементов в шерсти использовали метод абсорбционной спектрометрии. Пробы шерсти отбирались в индивидуальные пакеты и анализировались на приборе AAS-1. При этом нами модифицирована пробоподготовка шерсти для количественного анализа методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Поскольку стержень шерстного волокна - мертвая ткань и в обмене веществ не участвует, а кератин шерсти очень прочный, и информация о содержании элементов во время роста шерсти в зоне активного деления клеток остается неизменной, то для исследования отбиралась прикорневая зона (нижняя часть штапеля шерстного волокна). Отбор проб и анализ шерсти осуществляли у 100 голов (по 50 из каждой экологической зоны). Так как шерстное волокно покрыто гидрофобной жировой пленкой на которой, как правило, осаждаются вещества при внешнем загрязнении, то шерстные волокна (0,3-0,6 г) разрезанные на фрагменты не длиннее 3-4 см, выдерживались в смеси хлороформа и спирта в объемном соотношении 3:1 (смесь Фолча) при постоянном встряхивании в шуттель аппарате в течение 1 часа, после чего образцы шерсти высушивались при 65С, в течение 1 часа, затем обрабатывались 5 %-ным водным раствором ЭДТА в течение 1 часа, несколько раз промывались бидистиллированной водой, высушивались до постоянного сухого веса (12 часов). Разложение шерстного волокна проводилось мокрым озолением смесью азотной кислоты и бидистиллированной воды в соотношении 3:1 в микроволновой печи. В результате анализа полученных данных установлена значительная вариабельность концентрации каждого изучаемого элемента в шерсти овец в зависимости от места их обитания и возраста (табл.50,51, рис.44,45,46,47).
