Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1 .Экологические особенности естественных условий обитания осетровых рыб
1.1.1 Гидролого-геохимическая характеристика Северного Каспия
1.1.2 Гидролого-геохимическая характеристика низовьев реки Волги
1.2. Некоторые сведения о биологии объектов исследования. 14
1.3. Состояние запасов осетровых в Волго-Каспийском бассейне
1.4 Основные направления и результаты биогеохимических исследований водных экосистем
1.5 Биологическая роль микроэлементов 26
1.6 Микроэлементы в природных водах и донных отложениях 46
Глава 2 Материалы и методы исследований 49
Глава 3. Полученные результаты 55
3.1. Биогеохимическая ситуация окружающей среды осетровых рыб
3.2. Содержание микроэлементов в органах русского осетра из Северного Каспия
3.3. Содержание микроэлементов в органах осетровых рыб в прудовых условиях
Глава 4. Обсуждение результатов 109
Заключение 116
Выводы 120
Список литературы 122
- Гидролого-геохимическая характеристика Северного Каспия
- Основные направления и результаты биогеохимических исследований водных экосистем
- Биогеохимическая ситуация окружающей среды осетровых рыб
- Содержание микроэлементов в органах осетровых рыб в прудовых условиях
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В эпоху техногенного изменения
биосферы объективной необходимостью становится оценка современных
глобальных биосферных процессов и эволюции биогеохимических циклов
(Вернадский, 1960,1965; Ковальский, 1960; Виноградов, 1998;Галимов, 1981;
Добровольский, 1997,1998;Ковда, 1985; Белякова, 1999; Ермаков,
Тютиков,2008).
В настоящее время биосфера находится в состоянии, которое при сохраняющемся сценарии развития цивилизации может привести к экологической катастрофе. Единственной возможностью сохранения биосферы, а, следовательно, и нашей цивилизации, является поддержание естественного биотического механизма регуляции окружающей среды, в том числе сохранение естественных биологических сообществ в неосвоенном человеком состоянии (Лосев и др. 1993; Голубев и др., 1995; Данилов-Данильян, Лосев, 1996). Предпосылки к развитию таких взглядов на биосферу, роль и место в ней человечества были заложены в работах В.М. Гольдшмидта (1930), В.И.Вернадского (1922,1940, 1944, 1960, 1965), А.П.Виноградова 1935, 1938, 1949, 1952, 1957), В.В. Ковальского (1960, 1969, 1971, 1974) и других исследователей, разработавших основные принципы биогеохимии исходя из единства геохимической среды и организмов, определяемых природными и искусственно регулируемыми пищевыми цепями.
В различных геохимических условиях среды биогеохимическая пищевая цепь благодаря количественному и качественному изменению может быть использована для характеристики субрегионов биосферы. Изменчивость биогеохимической цепи может достигать значительных величин, но она должна быть в определенной степени лимитирована содержанием химических элементов в компонентах экосистемы.
Водные экосистемы характеризуются значительным разнообразием распределения и миграции элементов (Воробьев и др., 1977, 1979аб, 1980,
1985, 2006, 2007;Андреев,1970;тМелякина, 1984;2005 Крючков, Зайцев и , др.,1998; Алыков, 2003 и др.). В настоящее время в различных целях создаются искусственные управляемые водные системы. Однако в таких экосистемах инициируемые человеком изменения среды нередко выходят за обычные границы условий существования гидробионтов, что приводит к изменениям в структуре популяций. Проведение сравнительного анализа естественных и искусственных водных экосистем с целью выявления нарушений, вызванных антропогенным вмешательством, поможет минимизировать эти нарушения минерального обмена между организмом рыб и окружающей средой, в том числе биогеохимических циклов миграции химических элементов в системе грунт-вода-рыба.
Из-за обвального спада численности осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна в последние 10-15 лет резко сократились масштабы естественного воспроизводства. В таких условиях практически единственной возможностью является наращивание объемов искусственного воспроизводства осетровых, а также формирование «одомашненных» популяций осетровых рыб, что невозможно без совершенствования биотехнологии выращивания. При этом возникает проблема создания оптимального биогеохимического фона в искусственных пресноводных аквакомлпексах, предназначенных для содержания и выращивания рыб. Необходимо проводить исследования по выявлению особенностей миграции химических элементов в естественных и искусственных экосистемах с целью приближения искусственных условий обитания осетровых рыб по биогеохимическому фону к естественным.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является сравнительный анализ биогеохимии микроэлементов водных экосистем дельты Волги и Северного Каспия.
В задачи исследования входило:
- определить уровни и динамику содержания цинка, никеля, меди, свинца
и марганца в грунтах и воде Северного Каспия, реки Волги и осетровых
рыбоводных прудах;
- выявить особенности миграции изученных элементов в различных
элементах экотона «море-река»;
изучить динамику микроэлементного состава организма производителей русского осетра в морских и пресноводных экосистемах;
-изучить микроэлементный состав производителей севрюги, выдерживаемой в прудах осетрового рыбоводного завода и установить видовые особенности в распределении микроэлементов у осетровых (русский осетр, севрюга);
-выявить изменения, происходящие в организме производителей осетровых при изменении условий обитания;
-проанализировать закономерности распределения микроэлементов в системе «рыба-вода-грунт» в морских и пресноводных водоемах.
Научная новизна. Впервые выявлена сравнительная фоновая биогеохимическая структура Северного Каспия и дельты Волги. Заложены, основы научных представлений о механизмах антропогенной трансформации в искусственных водных экосистемах. Впервые выявлены и описаны основные закономерности распределения микроэлементов в различных экотонах (грунт-вода-рыба). Установлен уровень кумуляции элемента в зависимости условий среды обитания. Впервые показано сезонное распределение микроэлементов в воде и грунтах Северного Каспия. Впервые установлен Кларк концентрации для грунтов прудов Астраханской области. Впервые выявлены особенности микроэлементного состава в организме осетровых рыб в искусственных и естественных условиях их обитания.
Практическое значение. Результаты биогеохимического анализа объектов различных водных экосистем служат материалом для разрешения вопроса о роли биогенной трансформации микроэлементов в круговороте веществ. Многолетние данные могут быть использованы для разработки
биогеохимических технологий (преобразование водных резервуаров), а также для создания имитационной модели Каспийского моря при разработке компенсационных мероприятий в нарушенных антропогенной деятельностью водных экосистемах Волго-Каспийского бассейна.
Показаны изменения микроэлементного состава в органах русского осетра в двух различных по солености водоемах. Указаны причины, определяющие формирование характерных для них уровней накопления микроэлементов.
Полученные результаты позволят разработать методы биогеохимической индикации экологического состояния водных экосистем и контролировать качество вод по обеспеченности её микроэлементами. Результаты исследования допускают возможность корректировать биогеохимический фон среды окружающей осетровых в искусственных пресноводных аквакомплексах, приблизив его к биогеохимическому фону естественных водоемов и, таким образом, обеспечив наиболее оптимальные условия для выращивания осетровых рыб.
Материалы диссертационной работы включены в лекционные курсы по основам биогеохимии в Астраханском государственном техническом университете.
Апробация результатов исследований. Основные материалы диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на III Международной научной конференции «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 2005), на Международной конференции молодых ученых (Ростов-на-Дону, 2005), на Международной конференции, посвященной 75-и летнему юбилею АГТУ, на Международной научно-практической конференции (Астрахань, 2006), на V международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006), на VIII международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа» (Махачкала, 2007); на
конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2007, 2008), на Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные проекты в охране окружающей среды» (Тула,2008); при проведении VI Международной биогеохимической школы «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий» (Астрахань, 2008),на IV международном совещании «Геохимия биосферы» (Новороссийск,2008); на международной практической конференции «Роль естественных наук в устойчивом развитии: идеи, теории, технологии (Атырау,2008); а также неоднократно, на заседаниях кафедры «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университета. В общей сложности автором диссертации опубликовано в научной литературе в виде статей и тезисов 23 работы, в том числе 6 работы, в изданиях рекомендуемых ВАК.
Гидролого-геохимическая характеристика Северного Каспия
По строению и рельефу дна Каспий разделяется на три части — северную, центральную и южную, разделенные между собой Мангышлакским и Апшеронским порогами. Средняя глубина Северного Каспия и площадь его акватории существенно зависит от колебаний уровня, на протяжении последних столетий уровень его подвергался колебаниям в десятки метров (Салманов, 1999), размах колебаний только в двадцатом столетии составил 3 метра. При уровне моря -27,0 м Балтийской системы, близком к современному, площадь Северного Каспия составляет 105 тыс. км , а объем вод - 442 км (Абрамов, 1959,1964; Каспийское море, 1985; 1986). В настоящее время уровень Каспия лежит на 28,5 м ниже уровня Мирового океана.
Важнейшим элементом водного баланса Каспийского моря является соотношение поступающей и теряемой воды. Основная масса, около 70% поступления, — сток Волги, остальное составляют стоки Урала, Куры, Терека, Сулака, Самура, подземных вод и атмосферные осадки.
Северная часть моря, в которую поступает около 90 % всего речного стока, чрезвычайно мелководна - 3-4 м. Рельеф Северного Каспия неоднороден, особенно в предустьевом взморье. Глубина нарастает по направлению к югу. От устья Урала на юго-запад тянется Уральская бороздина - пологое, понижение дна с глубинами до 9-11 м, тогда как за её пределами глубины не превышают 6 м, максимальные глубины на границе со Средним Каспием составляют около 25-30 м (Косарев, 1963, Катунин, Иванова, 1998).
За год в Северный Каспий с речным стоком и атмосферными осадками поступает около 270 км воды, из них 105 км расходуется на испарение, а остальная вода поступает в Средний Каспий (Винецкая,1962, 1966, 1968;Пахомова,1973; Пахомова, Затучная,1966).
Главным источником тепла, получаемого Каспийским морем, является солнечная радиация. В соответствии с поступлением солнечной радиации в Каспийском море до значительных глубин прослеживается и изменение температуры от месяца к месяцу. Температура воды на Каспии понижается с юга на север и с глубиной. Сезонные изменения температуры воды отмечаются до глубины не более 200 м ( Салманов, 1987).
Термический режим Северного Каспия характеризуется температурами 19-20С на дне и 21-23 С на поверхности в июне. Максимальный прогрев происходит в июле в восточной части Северного Каспия: 28,5С Резкое изменение солености в Северном Каспии происходит в результате опреснения и носит сезонный характер (Косарев, 1963). Сезонная динамика солености в Северном Каспии характеризуется увеличением средних показателей с 7,25 %о в июне до 9,35 %о. Волжские воды опресняют в основном западную часть Северного Каспия, а те, что выносятся в море восточными рукавами - северо-восточную зону. В Северном Каспии соленость снижается от 12,5 до 3 %о (Косарев, 1973).
Соленость Каспийского моря изменяется и в пространстве, она возрастает с севера на юг и с запада на восток, что связано с процессами опреснения и испарения. В Северном Каспии за последние годы соленость уменьшилась в среднем на 0,3%о, а в остальных частях моря ее снижение не превышает 0,1 %о (Катунин, 1992). Главным источником биогенных элементов в Каспии является речной сток. С изменением его объема тесно связано его биогенное питание. Кроме того, биогенные элементы поступают в море с ионным подземным стоком, с эоловыми наносами. В последние десятилетия в связи с ростом городов и сельскохозяйственного производства значительная доля биогенов в море поступает в составе сточных вод. В Северном Каспии максимальное содержание фосфатов отмечается зимой -8,6-16,7 (Косарев, 1973), а минимальное - летом - 4,5-6,6 мкг/л (Пахомова, Затучная, 1966).
В результате зарегулирования стока р. Волги произошло изменение в соотношении соединений фосфатов (Винецкая, 1962, 1966; Пахомова, Затучная, 1966). С повышением уровня моря в соотношениях валового и минерального фосфора в стоке р. Волги произошли значительные изменения (Катунин, 1992).
Роль азота, так же как и фосфора, для продукционных процессов водоема огромна. Все формы минерального азота интенсивно потребляются фитопланктоном, поэтому в период вегетации водорослей их количество в трофогенном слое, что связано с речным стоком. В Северном Каспии содержание азота колеблется в пределах 20-50мг/м, а по направлению к югу повышается.
При средней концентрации взвесей в водах Северного Каспия равной 46,4 мг/л, их суммарный запас оценивается в 15,7 млн. тонн (Иванов, Сокольский, 2000). Часть взвешенного вещества поступает в Северный Каспий с речным стоком (Каспийское море, 1986). В составе взвеси Северного Каспия доминирует минеральная составляющая, от 10 до 20% ее массы составляет органическое вещество, в основном автохтонного происхождения (Каспийское море..,1985). Наиболее мощным источником поступления взвеси в воду является взмучивание донных отложений.
В какой-то степени грунт дна моря в рыбном хозяйстве можно рассматривать как почву в сельском хозяйстве (Гудков, 1956). Донные отложения водоемов образуются в результате механического осаждения и химико-биологических процессов, протекающих внутри каждого водоема (Хрипунов, 1978).
Основные направления и результаты биогеохимических исследований водных экосистем
Протекающие в биосфере геохимические и биогеохимические процессы, а также деятельность человека обуславливает миграцию, рассеивание и концентрацию микроэлементов в породах, почвах, грунтах, водах, и в живых организмах (Воробьев, 1993; Корж, 1991,1995,1998). Первые исследования микроэлементного состава окружающей среды следует отнести к началу двадцатого века. Эти исследования связаны со становлением и развитием таких наук, как геохимия и биогеохимия, именем величайшего ученого В.И. Вернадского показавшего единство живой и неживой природы, указавшего на планетарную роль живых организмов в движении костного вещества (Вернадский, 1922,1940,1980).
Основные положения учения о микроэлементах разработаны В.И. Вернадским (1922), В.М. Гольдшмидт (1930), А.Е. Ферсманом (1939), А.П. Виноградовым (1957), Я.В. Пейве (1960), М.В. Каталымовым (1960), П.А. Власюком (1969), М.Я. Школьником (1970), В.В. Ковальским (1974), С.Н. Ермаковым (1999).
Значительная работа по установлению элементного состава объектов окружающего мира была проделана в Геохимической лаборатории А.П.Виноградовым и его сотрудниками (1935, 1944). Ими были получены первые сведения по микроэлементному составу «морских» организмов. Еще в 30-х годах XIX столетия А.П. Виноградов (1938), излагая сущность своего учения о биогеохимических провинциях, отмечал, что флора и фауна шествуя в геологическом времени через эти провинции, должны были подвергнуться отбору и изменить свой химический состав. Большой вклад в развитии представлений о роли химических процессов для жизни, в функционировании живых организмов, внесли такие ученые как К. Оппенгеймер (1934). Исследованиями ученых И.В. Кизеветтером (1942), И.Я. Клейменовым (1952, 1962), А.И. Войнаром (1960) был значительно расширен спектр изучаемых элементов. Успехи в сравнительной анатомии, физиологии и эмбриологии рыб (Васнецов, 1953; Гербильский, 1957) стимулируют работы по определению химического состава отдельных органов и тканей, формируется интерес к изучению ранних этапов индивидуального развития, закономерное развитие получают исследования, связанные с уточнением микроэлементного состава отдельных тканей и органов у осетровых на разных этапах онтогенеза (Клейменов, 1962).
Работами ряда исследователей (Пейве, 1960,1974 Школьник, 1970, Покатилов, 1993 и др.) установлено, что основная роль микроэлементов заключается в повышении активности различных ферментов, катализирующих многие биохимические процессы. Микроэлементы привлекают к себе внимание тем, что многие из них выполняют определенные физиологические функции в организме растений, животных, человека.
Исследуется микроэлементный состав не только различных видов рыб, но и их кормовых объектов, закладываются основы для комплексных экосистемных исследований (Воробьев, Сокольский, 1980; Зайцев и др., 1990).
Уточняются границы биогеохимических провинций применительно к целям рыбного хозяйства, вырабатываются меры реагирования на дефицит микроэлементов в воде рыбоводных прудов (Зайцев, 1992), в кормах с помощью микроэлементных добавок (Воробьев, 1980). Материальная база позволяет осуществлять опыты по изучению влияния отдельных микроэлементов, внесенных исследователем в среду в отличных от обычной концентрациях, на возникновение и развитие патологий отдельных органов и тканей, клеток и их структур, процессы реализации органами и тканями присущей им функции (Берман, Ильзинь, 1968; Романов, Алтуфьев, 1981, 1989; Евтушенко, 1983; Лукьяненко, 1967, 1984; Гераскин, 1989). Пристально изучаются микроэлементы, с выраженным токсическим действием, и биотические микроэлементы, исследуется роль отдельных органов и тканей в обмене микроэлементами между организмом и средой. Тем самым предвосхищаются проблемы, связанные с экологической ситуацией, сложившейся к 80-м годам, что постепенно смещает акцент исследований в область защиты окружающей среды и биоценологии (Гусев, 1975; Капков и др., 1984). В.И. Воробьевым составлены картосхемы содержания микроэлементов в грунтах, воде, планктоне, бентосе, макролитах и рыбах пресноводных водоемов Европейской и Азиатской частей СССР от западных границ до Восточного Казахстана (Воробьев,1975,1978,1980,1993,1998).
Следующий этап исследований развертывается в 80-е годы и продолжается, с некоторыми оговорками, до настоящего времени. Процесс развития хозяйственной деятельности страны не прекращается, что отражается на экологическом состоянии бассейнах р. Волга и р. Урал (Физиолго-биохимический..., 1990; Зайцев и др., 1997; Зайцев и др., 1998), являющихся основными местами нереста осетровых в связи интенсивным развитием различных отраслей народного хозяйства (Андреев и др., 1989).
Накопление в различных средах тяжелых металлов, среди них кадмия, ртути, свинца, их передача по трофическим сетям экосистем, как это и было-отмечено в более ранних общих работах (Анохин и др., 1978,а; Анохин и др., 19786; Яблоков, Остроумов, 1985; Кораблева, 1991), негативным образом сказывается на возможностях выживании рыб в загрязненных водоемах и выращивания молоди в искусственных условиях, ухудшает выживаемость икры и молоди в естественных водоемах, негативно воздействует на жизненные показатели взрослых рыб. В РФ особый интерес к этой проблеме был связан с заболеванием миопатии мышц у осетровых (Земков и др., 1989; Алтуфьев, 1990; Металлов и др., 1990; Шелухин и др., 1989, Шелухин, 1990; Воробьев, 1993; Крючков и др., 1999; Гераскин, 1997; Земков, 2003).
К настоящему времени локализация в организме, и биологическое действие многих микроэлементов хорошо изучено (Capelli et al., 2004; Burger, Gochfeld, 2005), значение их для экосистем все ещё уточняется (Mertz, 1980; Marcovecchio et al., 1994; Volesky, Holan, 1995) . Микроэлементы входят в состав разнообразных биоактивных соединений: ферментов, например, Zn - в карбоангидразу, Си - в полифенолоксидазу (Clearwater et al., 2002), Mn - в аргиназу, Mo - в ксантиноксидазу; всего известно, около 200 металлоферментов, витаминов - Со - в состав витамина В12, гормонов -I - в тироксин, Zn и Со - в инсулин, дыхательных пигментов - Fe - в гемоглобин и другие железосодержащие пигменты (Perutz, 1976; Andrews, 2002), Си - в гемоцианин.
Действие металлов, через указанные соединения (Smith G. Т., 1999), проявляется в изменении активности процессов обмена веществ в организмах (Щербина и др., 1989). Некоторые элементы влияют на рост (Mn, Zn, 1-у животных; В, Mn, Zn, Си - у растений), размножение (Mn, Zn -у животных; Мп, Си, Мо - у растений) (Winum et al., 2006), кроветворение (Fe, Си, Со) (Bury, Grosell, 2003; Fahrenfort et al., 2004), на процессы тканевого дыхания (Си, Zn), внутриклеточного обмена. Для ряда обнаруженных в организмах элементов (Sc, Zr, Nb, Au, La и др.) до сих пор неизвестно их количественное распределение в тканях и органах, не выяснена биологическая роль (Bury et al., 2003; Calta, Canpolat, 2006).
Основными источниками поступления в организм рыб являются жабры и путь поступления с кормовыми объектами (Зайцев, 1977; Абдурахманов, Зайцев, 2004). Органами аккумуляции микроэлементов являются печень, почки, желудочно-кишечный тракт, гонады (Воробьев, 1993; Горден, 1998; Zaitsev, Krutchkov, 1998; Крючков и др., 1999; Мелякина, Агабабова,2007 а,б.). В мышечной ткани концентрации микроэлементов могут сохраняться на стабильном уровне длительный период, независимо от концентраций в воде (Катунин и др., 2001).
Биогеохимическая ситуация окружающей среды осетровых рыб
. В донных отложениях содержание цинка составляет в среднем 7,56 мг/кг (Таблица 4, Рис. 2). Минимальное содержание цинка в донных отложениях в Северном Каспии составляет величину 2,82 мг/кг на востоке исследованной акватории. В западной части акватории наблюдается снижение концентрации микроэлемента при перемещении к югу. В более восточнорасположенных станциях зависимости сначала не прослеживается, затем наблюдается такая же зависимость. Минимальные концентрации меди отмечены в крайних северовосточных частях обследованного участка, составляя 3,04 мг/кг. Поздним летом и осенью максимальные значения меди в исследуемых грунтах (4,1 мг/кг) выявлены в западном районе, затем по мере продвижения в юго-восточном направлении концентрация меди в грунтах снижается (Рис. 2). Никель. Количество никеля в донных отложениях в мае-июне несколько возрастает при продвижении в юго-восточном направлении, достигая в 17,2 мг/кг. Четких зависимостей изменений концентрации в направлении север-юг проследить не удается, однако отмечено снижение содержания никеля в донных отложениях по направлению к востоку. Минимальные концентрации никеля установлены для центрально-северных станций (6,94 мг/кг) (Рис. 2).
В осенний период для никеля характерно более равномерное распределение от станции к станции, чем для вышерассмотренных двух элементов. Здесь также максимальная концентрация отмечена на станции 1 -2,22 мг/кг. Среднее содержание меди составляет 2,2 мг/кг при коэффициенте вариации 8,19(Рис. 2).
Свинец. Среднее содержание свинца в донных отложениях Северного Каспия в весенне-летний период составляет 4,6 мг/кг при коэффициенте вариации признака 4,87 %. Содержание свинца в донных отложениях имеет тенденцию к увеличению в юго-восточном направлении, достигая величины 6,88 мг/кг. В центральных и восточных частях акватории наблюдается снижение уровня свинца по мере продвижения к центральным районам моря. На станции 8 отмечена минимальная концентрация свинца в донных отложениях — 2,84 мг/кг.
В позднелетне-осенний период концентрация свинца в пробах грунта имеет максимальную величину в 5,80 мг/кг на юго-востоке западной части моря. Минимальные концентрации свинца отмечены для станции 5-0 - 1,1 мг/кг. Среднее содержание свинца в пробе составляет 3,5 мг/кг с коэффициентом вариации 7,48 (Рис. 2).
Результат Но отвергается Но отвергается Но отвергается Но отвергается Необходимо отметить, что для всех элементов характерны достоверные отличия в содержании микроэлементов между западными и расположенными далее к востоку частями Северного Каспия.
Таким образом, среди изучаемых микроэлементов в донных отложения на акватории Северного Каспия в августе-сентябре наибольшими значениями отличается никель, его концентрация достигает 9,00 мг/кг. Меньше всего в исследованных пробах оказалось меди, ее содержание характеризуется величиной 2,22 мг/кг. Признак содержания цинка в донных отложениях Северного Каспия в конце лета - начале осени характеризуется высоким коэффициентом вариации (12,20 %) Наименьший коэффициент вариации характерен для свинца и составляет 7,48%. Содержание микроэлементов в воде Северного Каспия Анализ микроэлементного состава в воде Северного Каспия проводился в двух слоях: поверхностном и придонном.
Поверхностный слой. Марганец. Содержание марганца в изучаемом слое в среднем составляет 2,4 мкг/л в мае-июне. Максимальное содержание в 5,14 мкг/л отмечено в центральной части Северного Каспия на станции 4-0. Минимальное содержание марганца зафиксировано на станции 11 и станции 4-1, составляя соответственно 0,97 и 0,87 мкг/л. Коэффициент вариации составляет 9,73 % (Таблица 8, Рис. 3).
В летне-осенний период в западной части моря отмечены высокие значения содержания марганца, затем концентрация этого элемента снижается по направлению к востоку, достигая здесь своего минимума (0,66 мкг/л), а далее следует постепенное увеличение концентрации марганца и в крайне восточных частях моря установлено максимальное содержание марганца (3,44 мкг/л). Минимальные концентрации марганца в воде отмечены в центральной части Северного Каспия, здесь концентрация элемента уменьшается до величины в 0,66 мкг/л. Среднее содержание марганца на изученной акватории составляет 3,4 мкг/л при коэффициенте вариации 12,72 %. (Таблица 9, Рис. 4).
Содержание микроэлементов в органах осетровых рыб в прудовых условиях
Прудовые условия выращивания осетровых рыб однозначно должны оказывать определенное влияние на круговорот химических элементов в окружающей среде и организме рыб. Анализ микроэлементного состава русского осетра и севрюги, содержавшихся в прудах Кизанского ОРЗ выявил следующие особенности.
Русский осетр. Содержание цинка в селезенке самок русского осетра в прудах Кизанского ОРЗ составляет 73,4 мг/кг сухого веса, колеблясь в диапазоне от 57,74 до 88,24 мг/кг. В гонадах содержание цинка в два раза выше, достигая в среднем содержания в 136,3 мг/кг, здесь наблюдается и значительная дисперсия, при минимуме концентрации в 1,2 мг/кг сухого веса, максимальное содержание составляет 211,79 мг/кг. В печени самок русского осетра отмечено более низкое содержание цинка, чем в селезенке, 60,4 мг/кг сухого веса, минимальное содержание составляет 38,6, а максимальное - 87,16 мг/кг. В жабрах концентрация цинка наименьшая среди всех исследованных органов - 44,5 мг/кг.
Содержание цинка в органах самок русского осетра из прудов Свинец содержится в равных количествах в селезенке и жабрах самок русского осетра из прудов, где его концентрация составляет 1,04 мг/кг сухого веса, при этом стандартная ошибка среднего значения свинца составляет для жабр большую величину - 0,18 мг/кг сухого веса, чем для селезенки - 0,14 мг/кг. В печени количество свинца более чем в два раза ниже, достигая только 0,4 мг/кг сухого веса органа. Незначительно меньше содержание свинца в гонадах - 0,4 мг/кг, однако стандартная ошибка здесь существенно ниже, всего 0,05 мг/кг.
Марганец. В печени самок русского осетра среднее содержание марганца составляет 3,6 мг/кг. В жабрах количество марганца снижается до 2,6 мг/кг сухого веса, при разбросе содержания от 0,44 до 5,7 мг/кг сухого веса. В селезенке количество марганца незначительно уступает его количеству в жабрах, составляя 2,47 мг/кг сухого веса, минимальное содержание марганца здесь составляет 0,83, максимальное - 4,56 мг/кг сухого веса. Осенью наименьшее содержание марганца отмечено в гонадах самок русского осетра, в среднем оно составляет 1,89 мг/кг при колебаниях от 0,8 до 3,68 мг/кг. Таким образом, в порядке убывания концентрации, исследованные органы самок можно расположить в следующий ряд: печень - жабры - селезенка - гонады (Рис. 17, Таблица 25).
Медь. Содержание меди в селезенке самок русского осетра составляет 2,1 мг/кг сухого веса органа. Максимальная концентрация элемента составляет 4,6 мг/кг, минимальная -1,37 мг/кг сухого веса. В гонадах количество меди не превышает 17,68 мг/кг сухого веса, при минимальное концентрации на уровне следовых количеств, в среднем составляя 5,8 мг/кг сухого веса печени. В печени содержание металла является наиболее высоким, составляя 6,1 мг/кг сухого веса, при колебаниях от 2,7 до 8,7 мг/кг сухого веса. (Рис 17). Мп, Мл, гонады Мп, печень Мп. жабры Си, Си, гонады Си, печень Си, жабры селезенка селезенка Микроэлемент и орган Рис. 17. Содержание марганца и меди в органах самок русского осетра из прудов Жабры содержат медь в среднем в количестве 1,6 мг/кг сухого веса органа. Минимальное содержание меди в жабрах составляет 1,15, а максимальное - 2,45 мг/кг. В порядке снижения концентрации меди, исследованные органы располагаются в ряд: печень - гонады - селезенка - жабры
Цинк. У самцов русского осетра, выдерживаемых в искусственных условиях, среднее содержание цинка в селезенке и гонадах отличалось незначительно и составляло 59,4 мг/кг в селезенке и 58,7 мг/кг в гонадах (Таблица 26). Наибольшая дисперсия концентрации наблюдается в гонадах, достигая максимального значения 100,83 мг/кг сухого веса при минимальном - 6,13 мг/кг. В селезенке концентрация изменяется в пределах от 33,29 до 83,12 мг/кг. Содержание цинка в печени составляет 50,1 мг/кг сухого веса органа, колеблясь в пределах от 38,73 до 61,2 мг/кг. Концентрация цинка в жабрах составляла 49,28 мг/кг при диапазоне колебаний от 36,77 мг/кг до 59,36 мг/кг.
Свинец. В селезенке самцов было обнаружено, в среднем 2,5 мг/кг сухого веса органа свинца при вариациях концентрации от 1,76 мг/кг до 3,09 мг/кг сухого веса. В гонадах этого микроэлемента примерно в 3 раза меньше, и среднее значение концентрации достигает 0,9 мг/кг. Максимальное содержание свинца в гонадах составляет 1,67 мг/кг сухого веса, тогда как минимальное - 0,3 мг/кг. В 2 раза больше, чем в гонадах, содержание свинца в печени 1,88 мг/кг, при наименьшем значении стандартной ошибки 0,11 мг/кг сухого веса. Изменения колебаний концентрации свинца в печени составляют от 1,45 мг/кг - минимальное значение до 2,39 мг/кг -максимальное значение. В жабрах свинца содержится примерно 1,62 мг/кг (Таблица 26). Таким образом, ряд убывания концентрации свинца в органах самцов имеет вид: жабры - селезенка - печень - гонады (Рис. 19).
Содержание марганца и свинца в органах самцов русского осетра из прудов Медь. Наибольшее количество меди содержится в гонадах 1,7 мг/кг сухого веса (Таблица 26). Максимальная концентрация достигает 2,41 мг/кг, а минимальная - 0,91 мг/кг сухого веса органа. В печени содержание меди на 30% ниже и составляет 1,2 мг/кг сухого веса органа при колебаниях концентраций в пределах от 1,16 до 1,2 мг/кг сухого веса. В селезенке было обнаружено в 3 раза меньше металла, чем в гонадах 0,6 мг/кг сухого веса. Максимальное содержание меди составляет 0,82 мг/кг, минимальное - 0,2 мг/кг сухого веса органа. В жабрах содержится меди примерно 1,5 мг/кг, Таким образом, по убыванию концентрации меди органы самцов русского осетра располагаются: гонады - жабры - печень - селезенка (Рис. 20). Си, селезенка Си, гонады Си, печень Со, селезенка Со, гонады Со, печень Микроэлемент и орган
Кобальт. Содержание кобальта в селезенке изменяется в пределах 0,53 мг/кг сухого веса, достигая максимального значения 0,8 мг/кг при минимуме 0,21 мг/кг (Таблица 26). В гонадах средняя величина концентрации этого элемента на 20% больше и составляет 0,68 мг/кг сухого веса. Размах колебаний концентрации составляет от 0,21 мг/кг до 0,8 мг/кг сухого веса. Наибольшее количество кобальта наблюдается в печени 0,9 мг/кг, что в 1,75 раза превышает значение средней концентрации в селезенке. Максимальное значение содержания кобальта в печени составляет 1,4 мг/кг, минимальное -0,28 мг/кг сухого веса. В жабрах кобальта содержится 0,85 мг/кг. Таким образом, ряд убывания концентрации имеет вид: печень - жабры - гонады - селезенка (Рис. 20).
