Особенности накопления тяжелых металлов в организме гидробионтов

В общем случае, чем слабее выражена способность организма противостоять проникновению в него ионов металла, тем выше уровень накопления этого металла. Это обстоятельство более характерно для организмов, стоящих в эволюционном плане на низком уровне организации, с отсутствием специфических механизмов детоксикации [29] так, в конечных звеньях трофических цепей (в мирных и хищных рыбах) выявлено отсеивание Fe и Mn и накопление Си и Zn. Такой перенос на более высокие трофические уровни в значительной степени может контролироваться процессами детоксикации и поглощения.

Хотя биохимические и физиологические механизмы регулирования и функционирования живых систем носят универсальный характер, у водных организмов, несомненно, обнаруживаются специфические черты, связанные с особенностями их существования в воде [30], в том числе и в проявлении откликов на воздействие различных токсикантов, включая тяжелые металлы. При физиолого-биохимическом подходе к аккумуляции тяжелых металлов в гидробионтах оказывается, что максимальная метаболическая потребность в них значительно ниже, чем фактическое содержание в организме. Повышение концентрации какого-либо металла в теле гидробионта или в его отдельных органах еще не свидетельство токсического воздействия этого металла на организм, хотя такое предположение кажется логичным. Скорее, наоборот: высокий уровень биологической аккумуляции металла отражает нормальное физиологическое состояние и способность этих организмов депонировать те или иные микроэлементы. Это подтверждается [31] прямыми наблюдениями за накоплением и биологическим действием меди у морских брюхоногих моллюсков.

Гидробионты различных таксономических групп в разной мере аккумулируют металлы. Условно, по содержанию металлов, водные организмы можно распределить на три группы: макро-, микро- и деконцентраторы [32, 33]. В качестве критерия для такого разделения предлагается использовать коэффициент биологического накопления - КН. под которым в данном случае понимают отношение концентрации металлов в теле гидробионтов к их содержанию в донных отложениях. К макроконцентраторам условно отнесены живые организмы с КН > 2, к микроконцентраторам - организмы с КН = 1-2 и к деконцентраторам - с КН < 1. Важно отметить, что выделяемые группы в значительной мере условны и служат исключительно для удобства рассмотрения изучаемых организмов по содержанию в них металлов. Вследствие искусственности классификации организмы одного и того же вида при разной концентрации металлов в донных отложениях могут одновременно относиться к различным классификационным группам. Кроме того, коэффициенты накопления ряда элементов подвержены сезонным изменениям, что по-видимому, связано с колебаниями температуры и освещенности водной среды, физико-химического состояния элементов, концентрации химических элементов в зонах гидрофронтов, т.е. в районах, гидрологически весьма активных [34].

Важным и до сих пор слабо изученным аспектом в формировании микроэлементного состава как пресноводных, так и морских гидробионтов является взаимосвязь между биологическим накоплением разных металлов, т.е. зависимость концентрации одних металлов от содержания других. Отмечена корреляция между накоплением в морских гидробионтах железа и марганца, что отражает сродство химического и биогеохимического поведения этих элементов в море, включая процессы аккумуляции в живых организмах [35 16].

В работе [36] показано, что в мягких тканях мидий, обрастающих различные субстраты, величины концентрации многих микроэлементов коррелируют между собой. Так, установлена положительная корреляция для следующих пар элементов у морских мидий: Fe-Pb, Fe-Zn, Fe-Cu, Mn-Ni, Cu-Pb, Ni-Сr, Сr-Cd и Pb-Cd. В мягких тканях донных мидий положительная корреляция установлена для Fe-Zn, Сu-Mn, а отрицательная корреляция - для Zn-Со. В раковине мидий обнаружена положительная корреляция между Fe-Mn, Fe-Zn, Fe-Сu, Fe-Ni, Fe-Со, Fe-Сr, Fe-Pb.

Установленная тесная взаимосвязь между концентрацией микро- и макроэлементов в воде и степенью их накопления в организме гидробионтов является свидетельством того, что основной макро- и микроэлементарный химический состав гидробионтов формируется уже на низших уровнях их организации. Гидробионты, находящиеся на более высоких ступенях эволюционного развития, получают с пищей химические элементы, находящиеся уже в иных, более благоприятных для усвоения соотношениях по сравнению с теми, в которых они присутствуют в морской воде [36].

Интересным является вопрос о реакции гидробионтов на токсиканты различного происхождения.

Металлы в организме преимущественно находятся в виде комплексов с белками, нуклеиновыми кислотами, взаимодействуя с активными группами биокомплексов: -ОН, -СООН, -РОзН и лимонной кислотой. Известно, что Нg, Cu, Ni, Pb, Zn, Со, Cd, Mn соединяются с аминокислотами преимущественно через SH-группы (Нg, Аg, Pb, Cd, Zn, Со) и СООН-группы (Сu, Ni, Zn, Мg, Са) [30]. Установлено также сродство некоторых металлов к определенным белковым фракциям. Так, например, транспорт железа осуществляется специальным глобулином, путем образования железосодержащего белка ферритина; медь первоначально связывается с альбуминами, но в печени образуется новый комплекс с глобулинами - церулоплазмин; марганец - с глобулином и т.д. Выявлена зависимость между концентрацией микроэлементов в отдельных органеллах клетки и активностью находящихся в них ферментных систем [37].

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи

Влияние мусоросжигательных заводов на окружающую среду
Такое опасное производство, как мусоросжигательный завод (далее МСЗ), не может, по чисто техническим причинам, быть безотходным. Выбросы МСЗ охватывают все обычные для промпредприятий отход ...

Контроль качества природных и сточных вод на биоиндикаторе Daphnia magna Strauss.
Биотестирование наряду с биоиндикацией является обязательным элементом современной системы контроля качества вод. Подробную современную формулировку биотестирования дают А. А. Зенин и Н. Б. Белоусов ...

Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной
В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания ...