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

Управление документацией
В соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р ИСО 14001-2007 организация должна устанавливать состав информации по системе управления, актуализировать ее и хранить. В общем виде информация (на бума ...

Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной
среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека. В последние десятилетия наблюда ...

Основные направления деятельности предприятия
В условиях рыночной экономики перерабатывающая промышленность, а особенно мясоперерабатывающие предприятия оказались на грани выживания. Это нашло выражение в резком уменьшении производства мяса и м ...