Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ З
1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 10
2.КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА
ИССЛЕДОВАНИЙ 17
3. СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОХОТНИЧЬИХ ПТИЦАХ
КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ 23
-
Особенности аккумуляции металлов разными видами охотничьих птиц 23
-
Распределение (спектр концентраций) микроэлементов в организмах охотничьих птиц 67
-
Сопряженное варьирование концентраций металлов 78
4. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ПОПУЛЯЦИЯХ
ТЕТЕРЕВИНЫХ ПТИЦ 82
-
Накопление металлов с возрастом 82
-
Накопление металлов в зависимости от пола птиц 90
5. ОХОТНИЧЬИ ПТИЦЫ КАК БИОИНДИКАТОРЫ ХИМИЧЕСКОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ 101
л 5.1. Территориальный аспект накопления тяжелых металлов в
организме птиц 101
5.2.Содержание металлов в организме птиц как показатель негативного
воздействия на их популяции 116
5.3.Влияние загрязнения на морфофизиологические параметры рябчика
6. ТОКСИКАНТЫ В ОХОТНИЧЬИХ ЖИВОТНЫХ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ КАК
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ УГРОЗА ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ 134
ВЫВОДЫ 155
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 158
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение к работе
Современный этап развития цивилизации характеризуется глобальной эскалацией производственной деятельности. В промышленную сферу вовлекаются значительные массы химических элементов, экстрагированных из недр Земли. Из-за низкой экологичности современной индустриальной технологии существенная часть этих элементов попадает в окружающую среду, деформируя естественные биохимические циклы, и зачастую качественно преобразуя экосистемы Земли (Добровольский, 1983; 1998; Сает и др., 1985; 1990). Указанные изменения происходят значительно быстрее, чем процессы генетической адаптации организмов и видообразования. Поэтому ответная реакция отдельных видов и их сообществ на антропогенные изменения среды представляет особый интерес для исследований диапазонов изменчивости, толерантности и адаптивных возможностей биологических объектов. В условиях химического загрязнения многие закономерности популяционнои динамики и микроэволюционных процессов обозначаются особенно ярко (Большаков и др., 2001). В этой связи данные, полученные при экологическом, морфологическом и биохимическом анализе организмов, обитающих в разных геохимических условиях, имеют не только частное, но и общебиологическое значение (Сидоров, Немова, 2000).
Некоторые опасные токсиканты, в частности тяжелые металлы, способны накапливаться в неорганических средах и живых организмах. В общем загрязнении из антропогенных источников доля тяжелых металлов составляет 70-95% (Иванов, 2003). Последствия воздействия этого процесса на экосистемы и популяции исследованы еще недостаточно, однако в лабораторных условиях продемонстрирована опасность избытка металлов в кормовых объектах, почве, воде и воздухе для птиц: у них могут снижаться репродуктивные показатели, способность сопротивляться неблагоприятным воздействиям среды, нередко сокращается продолжительность жизни, возникают нарушение функций ЦНС, а следовательно и поведения (Войнар,
4 1960; Ноздрюхина, 1977; Pribilinkova et al. 1995; Vodelta et al, 1997). В ряде научных работ продемонстрировано деструктивное влияние химического загрязнения на популяции диких животных (Безель, 1987а; Лебедева, 1997, 19996; Kalisinska, 1994; Nolet et al., 1994; Wilke et al. 2000 и др.). Показано, что у птиц даже слабое хроническое загрязнение среды обитания, вызывая несущественные потери на разных этапах жизненного цикла, в итоге может приводить к значительным суммарным популяционным потерям (Лебедева, 19996; 2001). Особое место занимает проблема экологического риска перелетных птиц в местах зимовок и на миграционных путях, поскольку загрязненные территории (свалки, техногенные водоемы, поля орошения, радиационные заповедники и т.д.) в силу ряда причин особенно привлекательны для птиц. В нашей стране, где ресурсы дикой природы, в т.ч. охотничьи животные, имеют большое значение для населения, изучение качественного состава этих ресурсов необходимо не только для осуществления устойчивого и неистощительного природопользования, но также для обеспечения безопасности людей, потребляющих натуральные продукты.
Мировая общественность серьезно озабочена проблемами загрязнения окружающей среды. Толчок исследованиям в этом направлении дал экологический кризис, разразившийся на европейском континенте и в некоторых странах Америки и Азии на рубеже 1960-70 гг. Скоординировать усилия ученых помогла Стокгольмская конференция Организации Объединенных Наций 1972 г., после которой были созданы «Программа ООН по окружающей среде» (United Nation Environment Program), «Глобальные изменения» (Global Changes), «Человек и биосфера» (Man and the Biosphere) и «Глобальная система мониторинга окружающей среды» (Global Environment Monitoring System)(Munn, 1973) и образован Научный комитет по проблемам окружающей среды - СКОПЕ (Scientific Committee on Problems of the Environment). Большое внимание проблемам химического загрязнения среды уделяет Всемирная Организация Здравоохранения, курирующая разработку
5 международных и национальных нормативов безопасного содержания поллютантов в продуктах питания и кормах сельхозживотных (Fox, 1987). В нашей стране, начиная с 1972 г. функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязнением внешней среды (ОГСНК). С целью радикального повышения эффективности работ по сохранению среды обитания, обеспечению экологической безопасности 24 ноября 1993 г. было принято постановление Правительства Российской Федерации №1229 "О создании Единой государственной системы экологического мониторинга" (ЕГСЭМ). Известно, что уровни концентрации тяжелых металлов и биогенных элементов в живых организмах могут служить показателем дестабилизации экосистем и основанием для прогноза грядущих изменений (Соколов и др., 1989; Криволуцкий, 1990). Именно поэтому разработка методик для своевременного выявления деградации природных сообществ, обусловленной химическим загрязнением, также представляется сегодня актуальной (Сафонов и др., 2000).
В силу особенностей своей физиологии наибольшей способностью к накоплению загрязнителей среди позвоночных обладают птицы (Буйволов, 2001; Лебедева, 1999а; 2001; Krynski et al., 1995). По этой причине объектами исследования были выбраны важнейшие для охотничьего хозяйства России виды пернатых - рябчик, тетерев, глухарь и кряква.
Целью работы явилось изучение особенностей накопления тяжелых металлов промысловыми птицами Кировской области и оценка возможности применения современных экотоксикологических данных в качестве составляющей стратегии рационального использования охотничьих ресурсов. Используя полученные данные, мы хотели также оценить степень антропогенной нагрузки на природную среду региона.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1 .Сравнительная межвидовая характеристика элементного состава органов и тканей охотничьих птиц на территории исследования и сопоставление полученных результатов с данными, имеющимися в научной литературе.
2.Изучение половых, возрастных, внутриорганизменных особенностей кинетики токсичных и биогенных элементов.
3. Оценка влияния химического загрязнения на продуктивность популяций пернатых.
4.Выявление возможности использования промысловых птиц в качестве тест-объектов при мониторинге импактных территорий.
5.Взаимосвязь морфологических признаков с депонированием токсических веществ. б.Определение потенциальной опасности мясо-дичной продукции для человека.
Новизна полученных результатов. К настоящему времени накоплен обширный научный материал по аккумуляции токсикантов в теплокровных животных. Степень загрязнения экосистем исследуется главным образом в Западной Европе и США, где проблема химического загрязнения стоит особенно остро. Большинство отечественных работ касается сельскохозяйственных животных (Вяйзенен и др., 1996; 1997), мелких млекопитающих и птиц (Безель, 1985; 1987а; 19876; Безель и др., 1983; 2001; Вельский и др., 1995а; 19956; Лебедева, 1996; 1999а; 19996). Сведений, относящихся к охотничьим животным гораздо меньше. Нам известно, что масштабные исследования промысловых птиц и млекопитающих проводили в Карелии (Ивантер и др., 1998; Медведев, 1998), Удмуртии (Давлетов, 1999), а также в Белоруссии (Дерябина, 1995; 1996; Савченко, Сидорович, 1994; Сидорович и др., 1997). В ряде работ приводятся данные по отдельным охотничьим видам (Лебедева, 1997; 19996; Кирюхин, Телепнев, 1997; Телепнев, Кирюхин, 1997; Тютиков и др., 1997; 1999), однако имеется только отрывочная информация по уровням тяжелых металлов у некоторых видов охотничьих птиц. Хуже всего исследованы лесные тетеревиные - нам известны всего 3 публикации, содержащие данные по микроэлементному составу их внутренних органов (Медведев, 1998; Fimreite, 1990; Frank, 1986), причем в двух последних работах изучалось только кадмиевое загрязнение.
7 Влияние загрязнения на гусей и уток очень интенсивно изучается за рубежом (Bellrose, 1959; Blus et al., 1989; 1991; Сафепе et al, 1995; Clausen, Wolstrup, 1978; 1979; Coburn et al., 1951; Faulsen, 1985; Frank, 1986; Franson et al., 2000; Нафег, Hindmarsh, 1990; Hollmen et al., 1998; Hontelez et al., 1992; Kalisinska, 1994; Kingsford et al., 1989; Pain, 1989; 1992; Sanderson, 1992; Szefer, Falandysz, 1983; Wickson et al., 1992; Windingstad, Hinds, 1987 и др.) и гораздо хуже исследовано у нас (Володажская, Столяров, 1998; Лебедева, 19996; Лебедева, Маркитан, 2001; Кузнецов, 1998).
На Северо-востоке России экотоксикологические исследования охотничьих птиц никогда не проводились. Впервые в нашей стране были получены данные по химическому составу органов и тканей отдельных видов (вальдшнеп, гуменник). В отечественной и зарубежной литературе содержится минимум сведений по содержанию в живых организмах некоторых элементов, в частности, хрома, никеля и марганца, мало изучено воздействие этих металлов на популяции диких животных. Полученная информация поможет отчасти заполнить пробелы в этой области знаний. Высказаны предложения по совершенствованию методики химанализа органов и тканей птиц на содержание железа. В частности, установлена необходимость стандартизации первичной обработки биопроб для предотвращения искажающего влияния фактора «кровенаполненности» тканей (подробнее - в разделе 3.1).
Впервые в работах подобного рода проведены многолетние исследования на локальном участке и получена информация по различным структурно-функциональным компонентам популяций охотничьих птиц на разных стадиях жизненного цикла.
На основании полученных данных выявлена степень опасности для птиц конкретных поллютантов.
Обоснована возможность использования рябчика в качестве удобного вида-тестера при мониторинге загрязнений. Исследована взаимосвязь морфологических признаков с депонированием токсикантов. С
8 охотхозяйственных позиций оценено воздействие химических факторов на ресурсы некоторых промысловых птиц исследуемой территории.
Получена информация о степени потенциальной опасности мясной продукции охотничьего хозяйства для здоровья населения региона.
В работе мы старались максимально широко использовать иностранные литературные источники, часть из которой прежде не упоминалась в отечественных публикациях.
Практическая значимость. Предложенная схема исследований дает возможность оценивать воздействие химических факторов среды на ресурсы промысловых птиц, использовать пернатых в качестве тест-объектов импактного мониторинга. Выход на гигиенический аспект проблемы представляется нам одним из важнейших практических результатов этого исследования.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на научных конференциях:
6-й научно-практической конференции. «Актуальные проблемы природопользования» (август 2000 г., город Кирово-Чепецк)
Международном научном симпозиуме «Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва - растение (корм, рацион) - животное -продукт животноводства - человек (март 2000 г., Великий Новгород). VII, VIII и IX молодежных научных конференциях «Актуальные проблемы биологии и экологии (2000 - 2002 гг., г. Сыктывкар). XI Международном симпозиуме «Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга» (сентябрь 2001 г., г. Сыктывкар).
Областной общественной конференции «Экология. Здоровье. Жизнь» (октябрь 2001 г., г.Киров)
Международной научно-практической конференции «Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства» посвященной 80-летию ВНИИОЗ (май 2002 г., г. Киров)
1-й Международной научно-практической конференции «Биоразнообразие и сохранение генофонда флоры, фауны и народонаселения Центрально-Азиатского региона» (сент.2002 г., Кызыл, ТГУ).
Международной научно-практической конференции «Проблемы современного охотоведения» (дек. 2002, Москва).
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Автор благодарен коллегам по совместным экспедициям, сотрудникам ВНИИОЗ Д.В. Скуматову, А.В. Чайкину, А.П. Савельеву, Т.Л. Егошиной, В.Н. Пиминову, В.А. Тетере, В.А. Соловьеву, А.С. Жирякову, а также принимавшим участие в сборе материала для исследований Е.Н. Козлову, В.В. Колесникову, В.И. Гревцеву, И.А. Домскому, СИ. Минькову, сотруднику Облохотуправления Ю.М. Сергееву, выпускникам факультета охотоведения ВГСХА А.С. Бирюкову, М.А. Петрову, А.В. Подольскому. Большую помощь в организации полевых работ оказали сотрудники НООХ ВНИИОЗ Стреляный С.Ф., Корсаков Н.Н., камеральной обработке материалов - М.А. Ларионова и О.А. Мартакова. Особая благодарность -сотрудникам лаборатории биохимии и технологии ветотдела ВНИИОЗ Н.А. Шулятьевой, П.П. Орлову, не только выполнившим все аналитические работы, но и высказывавшим в процессе обсуждения полученных результатов ряд ценных советов и замечаний. Эта работа вряд ли была бы выполнена без моральной, информационной и технической поддержки В.И. Карпухина, В.Н. Сотникова, В.А. Гунствина, А.Е. Скопина, Л.М. Шиляевой, В.Н. Медведева (Институт леса, г. Петрозаводск), профессора В.А. Чащухина и профессора И. Алитало (Университет г. Хельсинки).
Автор признателен своему научному руководителю член корреспонденту РАСХН, профессору В.Г. Сафонову за ценные рекомендации и советы, а также заведующему отделом экологии и охотничьего ресурсоведения ВНИИОЗ д.б.н. В.И. Машкину, поддерживавшему автора в реализации работы.
