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 охраны окружающей среды
Если все время существования нашей планеты условно принять за один год, то человек разумный появился на ней 31 декабря во второй половине дня. Первые древнейшие цивилизации возникли 36 секу ...

Состав и структура фитоценозов урочища Поднависла
Горячеключевской район отличается уникальным комплексом климатических и орографических элементов, что создает благоприятные условия для развития здесь экосистем широколиственных лесов. Лесны ...

Круговорот веществ и устойчивость природных экосистем
Экологическая система - единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты соединен ...