Особенности накопления тяжелых металлов в организме гидробионтов

В настоящее время для разработки оптимальной программы регулирования и контроля качества природных сред много внимания уделяется поиску биоиндикаторов загрязнения природной среды тяжелыми металлами. Наиболее детально изучены в этом отношении растения вследствие того, что их микроэлементный состав очень точно характеризует геохимические особенности локальных участков их места произрастания. Способность макрофитов накапливать преимущественно растворенные в воде металлы в сочетании со способностью в течение продолжительного времени удерживать их в своих тканях позволила многим исследователям рекомендовать водные растения в качестве организмов-мониторов.

По характеру накопления и распределения металлов в зависимости от содержания их в почве растения делят также на 3 группы [22]: «накопители» - характеризуются повышенным содержанием металлов в органах независимо от концентрации последних в почве; у «исключителей» концентрация данного металла в надземной части поддерживается на постоянно низком уровне независимо от внешних концентраций; промежуточное положение занимают «индикаторы», у которых поглощение и транспорт металлов в надземную часть пропорциональны их концентрации в почве A. Butler [23] впервые сформулировал критерии выбора видов-индикаторов антропогенного загрязнения водных экосистем. Организмы-индикаторы должны:

накапливать загрязняющее вещество и не погибать под действием реально встречающихся его концентраций;

быть оседлым, массовым, легко доступным в природе;

быть долгоживущим;

иметь приемлемые размеры, удобные для отбора органов и тканей;

легко культивироваться в лабораторных условиях.

Известно [24], что растения, обитающие в богатых питательными веществами средах, аккумулируют минеральных элементов больше, чем растения, распространенные в средах, бедных питательными веществами. Однако известно, что концентрирующая способность водных растений по отношению к химическим элементам определяется многими факторами. Некоторые их них:

. Различная способность поглощения химических элементов растениями - это зависит от вида растения, его физиологических способностей, возраста и стадии развития, а также от анализируемого растительного органа;

. Условия среды обитания - форма котловины, конфигурация и размеры водоема, гранулометрический состав грунта, химический состав воды и донных отложений, различный тип и уровень загрязнения водоема, а также географическое положение водоема и климатические факторы.

Процесс накопления тяжелых металлов водными животными обусловлен следующими механизмами: 1) поглощением взвеси, содержащей металлы; 2) поступление с пищей; 3) ассимиляция при секреции хелатирующих или комплексообразующих агентов; 4) участие в физиологических процессах; 5) ионный обмен и сорбция на тканях и клеточных мембранах [25]. Так, у морских моллюсков растворенные формы металлов усваиваются непосредственно из воды на границе активного контакта организма со средой, главным образом в жабрах, тогда как металлы в форме взвешенных частиц поступают в организм в процессе фильтрационного питания через пищеварительный тракт [26]. Особое положение занимают двустворчатые, как активные фильтраторы-седиментаторы, содержание в них металлов в одинаковых условиях обитания часто превосходит накопление у других представителей макрозообентоса. Максимальная концентрация металлов отмечена в жабрах и внутренностях (особенно в почках) двустворчатых моллюсков, т.е. в органах, где происходит извлечение примесей из воды и пищи. Минимальные уровни накопления обнаруживаются в мышечной ткани. Однако такие закономерности наблюдаются не всегда. Содержание многих металлов в створках устриц и мидий обычно значительно выше, чем в мягких тканях [27]. Особенно же выражены эти различия в содержании железа, марганца, свинца, никеля, кобальта, кадмия, хрома и стронция, что отражает их способность соосаждаться с карбонатами и необратимо фиксироваться в створках моллюсков по мере их формирования. Меди и цинка, находящихся в морской воде преимущественно в ионной форме, в створках моллюсков содержится меньше, чем в мягких тканях.

Широкий диапазон концентраций микроэлементов в телах различных видов пресноводных моллюсков установлен авторами работы [28]. По их мнению такая вариабельность обусловлена не только абсолютным содержанием тяжелых металлов в субстрате воде, но и видовыми, возрастными особенностями гидробионтов.

Внутривидовые различия в концентрации тяжелых металлов могут быть связаны с размером тела и иногда с полом животного, с особенностями питания и отражать потребности в некоторых металлах, обусловленные разными стадиями жизненного цикла (линька, размножение и др.). Поглощение металлов является, в основном пассивным процессом, и его регуляция осуществляется после проникновения металла внутрь тела животного. Предполагается, что регулируется поглощение только необходимых для метаболизма металлов (таких как Cu, Zn и, видимо, Мn), но возможно и случайное перемещение метаболитов и неметаболитов в результате связывания с необходимыми для организма ионами или молекулами. Особенно интенсивно могут накапливаться в организме микроэлементы, необходимые для его жизнедеятельности и активно участвующие в физиолого-биохимических процессах дыхания, кроветворения, депонирования, выделения и других, т.е. в тех процессах, в которых металлы выполняют свои биокаталитические функции как необходимые компоненты сложных белковых молекул и, прежде всего, ферментов, дыхательных пигментов, витаминов и других биологически активных соединений [25, 28].

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи

Проблемы, препятствующие распространению экологического менеджмента в России
В России практический опыт, накопленный в последние 5-6 лет, позволяет указать на основные проблемы, которые замедляют распространение подходов системы экологического менеджмента на российских предп ...

Влияние железнодорожного транспорта на окружающую среду
Железнодорожный транспорт - вид транспорта, перевозка грузов и пассажиров на котором осуществляется по рельсовым путям. Понятие железная дорога (устар. железянка) обозначает оборудованную ...

Промышленные предприятия и окружающая среда
Природные ресурсы – это средства к существованию, без которых человек не может жить и которые он находит в природе. Это вода, почвы, растения, животные, минералы, которые мы используем непо ...