Geum.ru

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

Вид материалаАвтореферат диссертации

Содержание


3.3. Характеристика биотических компонентов
МинТК – концентрации металлов в ДО, при которых не обнаружен токсический эффект ни на одном тест-объекте; МаксТК
С(Mn)=8,3+0.1/Cmn+ +7,13·lgCmn С(Cd)
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

3.3. Характеристика биотических компонентов


Фитопланктон. Численность фитопланктона на разных станциях довольно сильно различалась и колебалась в диапазоне 0.46-182 (в среднем 9,82±2,19) млн. кл/л. Наибольшие значения численности фитопланктона были отмечены в Тетюшском, Камско-Устьинском, Ундорском и Волжском плесах, наименьшие значения – в Камском (рис. 5). Особенно выделяются створы, расположенные в районе Камского Устья, где численность водорослей более чем вдвое превышает таковую на других станциях этого плеса. Наименьшая численность обнаружена в Камском плесе, данная тенденция отмечается и другими авторами в разные годы наблюдения (Баранов, 1961; Миргородченко, 1970, 1972; Калайда, 2003; Кондратьева и др., 2007). Наибольший вклад в численность фитопланктона вносят синезеленые водоросли, которые являются показателем значительной степени эвтрофирования. Значения биомассы водорослей (рис. 5) в Куйбышевском водохранилище находились в диапазоне 0,58-17,0 (в среднем 3,89±2,24) мг/л. Наибольшие значения численности (32,87 млн.кл/л) и биомассы (1,76 мг/л) характерны для Тетюшского и Ундорского (16,39 млн.кл/л и 1,09 мг/л) плесов, где отсутствуют организованные источники загрязнения. Индекс сапробности варьировал в пределах 1,3-2,5, что позволяет охарактеризовать водоем как мезотрофный.





Рис. 5. Пространственное распределение фитопланктона по показателям численности и биомассы (1 – численность без учета створов Камского Устья; 2 – численность на створах Камского Устья).


Помимо традиционных методов, основанных на характеристике структурных показателей фитопланктона, был использован подход (РД 52.24.564-96), в основе которого лежит определение экологического состояния водоема по следующим характеристикам: медиана (М0), общее число видов, относительная численность доминирующего вида, мода численности синезеленых водорослей, а также частота α обнаружения аномально высоких или низких значений общей численности и кратность (β) ее превышения относительно значения М0. Анализ показал, что наиболее часто встречаются значения численности в диапазоне 0-2 млн. кл/л (более 50% данных), частость (W) их в этом интервале составляет 34%. Максимальная плотность вариационного ряда или плотность распределения (П0= W/К) равна 21,40 (табл. 7). Для Куйбышевского водохранилища в целом характерны значения П0 и М0, соответствующие экологическому регрессу фитопланктонных сообществ в ответ на высокую степень трофности.


Таблица 7. Статистические характеристики численности фитопланктона (млн. кл/л) в интервале наиболее часто встречающихся значений

Частость

интервала (W), %
Медиана (М0)
Диапазон

значений
Интервальная разность

(К)
Плотность

вариационного

ряда (П0)
Частота

(α)
Кратность отклонения аномальных значений (β)

34
0,60
0,36-1,95
1,95
21,40
491)- 512)
1953)- 2784)

Примечание. 1), 2) – Частота обнаружения высоких и низких значений общей численности соответственно. 3), 4) – Кратность отклонения соответственно аномально высоких и низких значений общей численности от медианы.

Зоопланктон. Согласно данным описательной статистики численность (1,5-133,4 тыс. экз/м3) и биомасса (0-8,18 г/м3) зоопланктона (рис. 6) колебались в достаточно широких пределах, что говорит о пространственной неравномерности распределения зоопланктона по плесам Куйбышевского водохранилища. Наибольшая численность и биомасса зоопланктона наблюдались в Волжском плесе. Наименьшее соотношение биомассы к численности зоопланктона соответствовали Ундорскому, Ульяновскому и Приплотинному плесам, что свидетельствует о преобладании в этих плесах короткоцикловых мелких форм как ответ на интенсификацию антропогенного воздействия, прежде всего, эвтрофирующего.

По показателю ИВРб=1,92±0,59 (по биомассе) Куйбышевское водохранилище можно отнести к категории эвтрофного водоема с умеренно-чистым качеством воды. Индекс сапробности (S=1,57±1,24) по Пантле и Буку соответствует β-мезосапробной зоне (умеренно загрязненные). По показателю трофности (Е/О) Куйбышевское водохранилище (1,53±1,44) можно отнести к категории эвтрофной и только Камский плес (2,59±0,94) - к мезотрофному типу водоема.





Рис. 6. Распределение численности и биомассы зоопланктона по плесам


По коэффициенту трофии (Е) большинство плесов (Волжский (1,06±0,57), Камский (0,23±0,11), Ундорский (0,94±0,97), Ульяновский (0,46±0,36)) характеризуются как олиго- и мезотрофные водоемы, что отличается от других рассчитанных выше индексов. Это может объясняться малым количеством встречающихся в пробе видов-индикаторов. Наибольшие величины показателя «отношение биомассы ракообразных и коловраток» (Вcr/Br) характерны для Камского (2459±1494) плеса, представляющего наибольшую кормовую ценность для рыб. По численности, и тем более по биомассе, ракообразные резко преобладают над коловратками в Камском плесе (рис. 7).




Рис. 7. Пространственное распределение основных групп зоопланктона (1- Волжский; 2-Волжско-Камский; 3-Камский; 4-Тетюшский; 5-Ундорский; 6-Ульяновский; 7-Приплотинный плесы)


К эвтрофному типу водоема по большинству использованных индексов можно отнести Волжский, Ульяновский и Приплотинный плесы. В составе планктона преобладают виды Cladocera и Rotatoria, имеющие короткие и более простые жизненные циклы. В результате чего в период активного функционирования сообщества значительную часть численности составляют младшие возрастные стадии ракообразных с большим продукционным потенциалом. Более всего черты олиготрофного водоема сохранил Камский плес. Зоопланктонное сообщество этого плеса характеризуется значительным числом доминирующих (структурообразующих) видов, большими показателями информационного индекса разнообразия (по численности), что указывает на значительную степень организованности зоопланктонного сообщества. В планктоне преобладают представители Copepoda с длительным жизненным циклом и сложным метаморфозом. Остальные плесы Куйбышевского водохранилища (Волжско-Камский и Тетюшский) занимают промежуточное положение с большим или меньшим сдвигом в сторону эвтрофирования, они несут черты мезотрофного водоема и характеризуются β-α -мезосапробностью.

В качестве критерия механизма адаптации к условиям загрязнения водохранилища используется показатель «соотношение общего числа видов к общей численности». Для Куйбышевского водохранилища в целом характерно достаточно большое видовое разнообразие: количество видов зоопланктона составляет 34, однако при анализе данных по створам количество видов зоопланктона значительно ниже – 18. Численность зоопланктона также не очень высока (в среднем 43,33 тыс. экз./м3). Следует отметить, что обсуждаемые данные мониторинга зоопланктонного сообщества характеризуют его развитие в целом, в том числе пелагического (средняя глубина отбора составляла 9 м), а не отдельных участков мелководий, отличающихся большим количеством видов и большей численностью в силу экологических особенностей данных биотопов.

Соотношение количества видов и численности зоопланктона (рис. 8) в Куйбышевском водохранилище в целом (большинство векторов расположено в нижней и средней части графиков) указывает на уменьшение видового разнообразия сообщества за счет выпадения олигосапробных и преимущественного развития мезосапробных видов, численность которых еще не достигла максимума. Можно отметить тенденцию к росту численности зоопланктона под воздействием эвтрофирования, о чем свидетельствуют несколько точек, расположенных в средней части графика. Токсическое воздействие на зоопланктонное сообщество проявляется в нижних плесах. Таким образом, по показателям зоопланктонного сообщества экосистему Куйбышевского водохранилища можно охарактеризовать как водоем с все еще богатыми компенсационными возможностями, но с наметившейся тенденцией к эвтрофированию.




Рис. 8. Соотношение количества видов и численности зоопланктонного сообщества по плесам и в Куйбышевском водохранилище в целом

Зависимость ответного отклика планктонных сообществ от химического состава воды. Использование метода множественного нелинейного регрессионного анализа показало наличие зависимости численности фитопланктона от содержания взвешенных частиц в воде (табл. 8). Биомасса фитопланктона прямо зависела от содержания фосфатов и обратно пропорциональна содержанию меди и фенолов.

Как было показано выше, наибольший вклад в численность фитопланктона вносили синезеленые водоросли, количество которых увеличивалось по мере роста взвешенных частиц (табл. 8), поступающих в воду с поверхностным стоком; этот процесс сопряжен с выносом биогенных элементов. Методом регрессионного анализа получена зависимость биомассы динофитовых водорослей, развитие которых является также показателем процесса эвтрофирования, от содержания в воде фосфатов. Подобные зависимости между концентрацией минерального фосфора и численностью зеленых и диатомовых водорослей были отмечены в более ранних исследованиях Куйбышевского водохранилища (Меншуткин и др., 1998), где было высказано предположение о том, что «весенний» фосфор уходит в донные отложения и затем транзитом - в нижерасположенные водохранилища. «Остаточное» его количество в летне-осенний период, когда водообмен снижается, непрерывно участвует в биологическом круговороте. Этот процесс только усилился в последнее десятилетие, что проявляется в устойчивых связях между содержанием фосфатов и показателями фитопланктонного сообщества в целом и групп – индикаторов эвтрофирования в частности.

Таблица 8. Зависимости показателей планктонных сообществ от химического состава воды (р 0,05)

Показатель
Уравнение регрессии
r*
R**

Численность фитопланктона
у=52,50-11,26СБПК5+7,94СCr6 +139,81СPO4
0,69
0,43

Биомасса фитопланктона
у=2,25ИЗВ+45,70СPO4-0,32СCu-186,38Сфен
0,51
0,25

Численность синезеленых водорослей
y=0,34·СВЗВ+0,25·СCr-0,25·СSO4
0,54
0,29

Биомасса динофитовых водорослей
y=0,29·СPO4+0,41·СSO4
0,67
0,45

Численность зоопланктона
y=0,68·Вдиат+0,35·СMn-0,27·СFe
0,55
0,30

Биомасса зоопланктона
y=0.32·СMn+0,27·СSO4-0,21·СZn-0,25·СCr+0,60·Вдиат-0,22·Вдино-0,36·Nдиат
0,54
0,29

Индекс сапробности по зоопланктону
y=0,34·СNH4+0,42·СMn
0,64
0,40

ИВР по зоопланктону
у=2,67+79,51Сфен+2,47СNO3-24,34СNO2
0,63
0,40

Примечание. r* - коэффициент регрессии; R**- коэффициент детерминации

Связь между структурными показателями зоопланктона и химическим составом воды более сложная и характеризовала опосредованное воздействие через трофические связи, что связано, очевидно, с относительно слабой структурированностью планктона эвтрофного водохранилища и согласуется с мнением о пелагических биосистемах как о системах со слабой внутренней организацией (Меншуткин и др., 1998). При использовании метода регрессионного анализа были получены зависимости между численностью (биомассой) зоопланктона и содержанием в воде марганца, биомассой диатомовых водорослей и обратная зависимость от численности динофитовых водорослей, т.е. чем больше эвтрофирование, тем меньше биомасса зоопланктона (табл. 8). Индекс сапробности, рассчитанный по численности зоопланктона, как показал анализ, имеет прямую связь с содержанием азота аммонийного и марганца, что вполне логично, т.к. эти биогенные элементы ответственны за эвтрофирование и все сопутствующие процессы, отражающиеся на показателях зоопланктона.

Таким образом, анализ структурных показателей планктонных сообществ, выявленные зависимости численности и биомассы в целом и по отдельным группам от химического состава воды подтвердили ранее высказанное предположение о том, что в Куйбышевском водохранилище преобладают процессы эвтрофирования над процессами токсификации и основным фактором эвтрофирования является содержание фосфатов в воде.

Макрозообентос. В настоящее время зообентос Куйбышевского водохранилища, особенно на его мелководьях и прибрежных участках, характеризуется сравнительно разнообразным составом бентосных, нектобентосных и фитофильных видов и форм. К настоящему времени их выявлено более 150 видов (Яковлев, 2002). Наиболее разнообразна фауна хирономид, олигохет, моллюсков и высших ракообразных. Средняя численность глубоководного зообентоса составляет 1245 экз./м2, а биомасса – 208,9 г/м2.

Численность формируется в основном группами: моллюсками, олигохетами, ракообразными и хирономидами, а биомасса – главным образом моллюсками (93,6 %). Чаще других в число доминирующих форм в тех или иных типах биоценозов входят два вида дрейссен (D. polymorpha и D. bugensis), многощетинковый червь Hypania invalida, униониды (Unionidae), гораздо реже - олигохеты семейства Tubificidae, хирономиды и ракообразные (рис. 9).




Рис. 9. Показатели численности и биомассы макрозообентоса по группам


Средняя численность «мягкого» зообентоса по водохранилищу составляет 874 экз./м2, а биомасса - 13,1 г/м2, т.е. 70 и 6,3 % от средних количественных показателей всего зообентоса соответственно. Таким образом, по численности, и особенно по биомассе, ведущее место в зообентосе водохранилища занимают двустворчатые моллюски – дрейссены (D. bugensis и D. polymorpha). Средняя численность их по водохранилищу составляет соответственно 139,8 и 289,9 экз./м2, и биомасса – 266,9 и 226,6 г/м2.

Результаты анализа продольного распределения зообентоса по водохранилищу представлены раздельно для верхних (Волжский, Камский) и нижних (Центральный) плесов водохранилища (рис. 10).


А

Б


Рис. 10. Соотношение численности (А) и биомассы (Б) отдельных групп макрозообентоса в верхних и нижних плесах Куйбышевского водохранилища.

Наибольшие значения средней численности глубоководного зообентоса характерны для Волжского (1403 экз./м2) и Камского (1179 экз./м2) плесов, а наименьшие – для нижних плесов (1155 экз./м2). Обращают на себя внимание относительно высокие показатели численности олигохет и хирономид в Камском плесе водохранилища. Максимальная биомасса характерна для нижних плесов водохранилища (336,8 г/м2) – в основном за счет моллюсков (95,1%), наименьшая (87,94 г/м2) – в Камском плесе. В составе донной фауны обследованных участков Куйбышевского водохранилища было выявлено 6 групп бентосных беспозвоночных: олигохеты, моллюски, личинки хирономид, ракообразные, пиявки, полихеты. Роль хирономид, олигохет и сфериид, составлявших основу глубоководного зообентоса примерно в течение 20 лет существования водохранилища (Куйбышевское …, 1983), в настоящее время продолжает сокращаться, что, по-видимому, обусловлено усилением конкуренции со стороны вселенцев – дрейссен, полихет и бокоплавов. Количественные показатели зообентоса возросли, в основном, за счет моллюсков.

Качество воды Куйбышевского водохранилища по показателям зообентоса по большинству гидробиологических показателей (ИВР =1,47-2,23; ГИ = 6,0-57,5; S = 2,28-2,54) соответствует умеренно-загрязненным (β-мезосапробной зоне) и относится к 3 классу.

Для оценки состояния Куйбышевского водохранилища были использованы модальные интервалы многолетних вариационных рядов общей численности макрозообентоса и относительной численности группы олигохет (РД 52.24.633-2002), закономерности изменчивости которых позволили заключить: по модальному интервалу численности (0,01-10 тыс.экз./м2) водохранилище относится к зоне экологического регресса, а по относительной численности олигохет (в среднем 38%) – к зоне антропогенного напряжения с элементами экологического регресса.

Экотоксикологическая характеристика донных отложений. Многие химические соединения аккумулируются в донных отложениях и становятся доступными для бентосных организмов, вызывая прямой токсический эффект. Представленные на рис. 11 (А и Б) токсикологически обусловленные диапазоны концентраций получены при обобщении данных токсикологического анализа донных отложений, проведенного на батарее тест-объектов. Эти диапазоны являются природообусловленными, поскольку были получены на природных образцах грунтов с присущими им сорбционными свойствами, влияющими на биодоступность токсикантов. Обращает на себя внимание тот факт, что по абсолютным значениям чувствительность тест-организмов к большинству металлов в песчанистых пробах выше, чем в илистых.



А

Б


Рис. 11. Содержание металлов в песчанистых (А) и илистых (Б) пробах в пределах токсикологической толерантности ( МинТК – концентрации металлов в ДО, при которых не обнаружен токсический эффект ни на одном тест-объекте; МаксТК - концентрации металлов в донных отложениях, при которых обнаружен токсический эффект хотя бы на одном тест-объекте; содержание ртути - в мкг/кг сухой массы)

Другим следствием токсического воздействия может быть возрастание частоты уродств у гидробионтов, которые наиболее полно изучены на примере личинок хирономид (Warwick, 1985; Назарова и др., 2004). В Куйбышевском водохранилище частота деформаций головных капсул хирономид в среднем составила 5,7 %, что несколько ниже значения, принятого в литературе за фоновое - 8 % (Deckere et al, 2000), и значительно ниже показателей, отмеченных для токсифицированных водоемов (Яковлев, 1999). Высокий (выше фона) уровень деформаций совпадает с повышенным уровнем содержания металлов только в Волжско-Камском и Приплотинном плесах. Большое количество деформаций личинок хирономид в Ундорском плесе, возможно, связано не столько с токсическим действием металлов, сколько с воздействием пестицидов, остаточное количество которых в донных отложениях обусловлено поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий (Говоркова, 2004).

Аккумуляция тяжелых металлов макрозообентосом. Сравнение содержания металлов в бентосных организмах Куйбышевского водохранилища с литературными данными (Никаноров и др., 1985; Яковлев, 2002; Леонова и др., 2007) показало, что по таким металлам, как медь, хром и никель наблюдается превышение фонового содержания металлов в биообъектах, определенных для экологически «чистых» регионов, в 2, 3 и 10 раз соответственно. Можно отметить наличие четкой тенденции к концентрированию металлов в биоте, обитающей на песчанистых грунтах, что связано с их более низкой сорбционной способностью (рис. 12-А, Б).

Исключение из вышеотмеченного правила составляют цинк и свинец, их среднее содержание достоверно больше в инфауне илов. Цинк характеризуется высокой миграционной способностью, а свинец обладает способностью образовывать сложные комплексные соединения с гуминовыми кислотами органической составляющей ДО, что способствует выпадению из водного миграционного потока данного элемента. Однако в анаэробных условиях возможно образование метилированных продуктов, при этом его биодоступность для роющих животных дна, питающихся детритом, возрастает.


А

Б


Рис. 12. Диапазон содержания металлов в бентосных организмах - обитателях песчанистых (А) и илистых (Б) донных отложений (линией отмечено среднее значение)


Зависимость ответного отклика бентосных сообществ от химического состава среды обитания. Метод множественной нелинейной регрессии позволил определить приоритетные стрессовые факторы химической природы для бентосных сообществ. Так, на структурные показатели бентосных сообществ (биомасса олигохет, хирономид, пиявок и ракообразных) оказывают влияние лишь Fe, Zn и Cu (табл. 9). По способности к бионакоплению выделяются Zn и Pb, повышенная концентрация которых в среде обитания определяет их повышенное содержание (относительно фоновых значений для мягкого бентоса водохранилища).

Сравнительный анализ данных по всему водохранилищу позволил выявить взаимосвязь между значениями интегральной биологической характеристики, отражающей в определенной степени структурно-функциональную организацию бентосного сообщества - индекса видового разнообразия (ИВР) и суммарного показателя загрязнения донных отложений металлами - СПЗДО. Увеличение степени загрязнения грунта металлами сопровождается уменьшением показателей ИВР. Так, тенденция ухудшения качества донных отложений по содержанию металлов от верховьев к низовьям водохранилища (рис. 13) сопровождается уменьшением значений индекса (ИВР = 3,45 – 1,43 СПЗДО ; r = -0,77; р<0,05).


Таблица 9. Зависимость биомассы отдельных групп зообентоса и содержания Zn и Pb в организмах от химического состава воды и донных отложений (р0,05)

Показатель (у)
Уравнение регрессии
r*
R**

Структурные показатели

Биомасса олигохет
у=0,54+0,14СNO3-2,51СCu
0,64
0,41

Биомасса хирономид
у=-4,54+0,43СО2-6,38СFe+1,95ИЗВ-0,20СCu-4,77Снефт
0,68
0,46

Биомасса ракообразных
у=0,67+0,07СNO3-4,10СZn-0,06ССПАВ+0,05Сфен
0,62
0,38

Биомасса пиявок
у=0,63-5,56СZn-0,09ССПАВ+0,06СNO2+0,35ИЗВ
0,76
0,58

Бионакопление

Содержание Zn


0,56
0,31

Содержание Pb



0,64
0,41

Примечание. *- коэффициент регрессии, **- коэффициент детерминации,



Рис. 13. Изменение интегральных показателей индекса видового разнообразия (ИВР) и суммарного показателя загрязнения металлами донных отложений (СПЗДО) по плесам: 1 -Волжский; 2 - Волжско-Камский; 3 - Камский; 4 - Тетюшский; 5 -Ундорский; 6 - Ульяновский; 7 -Приплотинный


Характеристика рыбных ресурсов. В Волге и ее притоках до образования водохранилища встречалось более 40 видов рыб. Часть из них относилась к проходным, поднимающимся из Каспийского моря для размножения (осетр, белуга, белорыбица, каспийский лосось, сельди и др.), но основное население реки составляли ее постоянные обитатели. Ведущее место занимал лещ – до 40 % только учтенных уловов, запасы судака были значительно беднее, хотя эта рыба и встречалась в промысловых количествах. Пойменные озера изобиловали щукой, карасем, линем и другими видами рыб (Калайда, 2003). Соотношение запасов отдельных видов рыб с момента формирования Куйбышевского водохранилища до настоящего времени претерпело значительные изменения (Говоркова, 2004; Шакирова и др., 2005; Кузнецов и Файзуллин, 2007). Происходит перераспределение запасов отдельных видов рыб: уменьшение количества ценных промысловых пород (стерлядь, судак, лещ) и увеличение количества синца. При этом сохраняется преобладание запасов леща по сравнению с запасами других видов рыб (рис. 14).




Рис. 14. Изменение запасов основных видов промысловых рыб в 1956-2002 гг.


Накопление металлов в тканях и органах рыб. Рыбы являются важным звеном в трофической организации экосистемы. В течение всего онтогенеза рыб металлы из окружающей среды и кормовых компонентов поступают и аккумулируются в различных органах и тканях. В этой связи интерес представляет исследование факторов и степени аккумуляции тяжелых и токсичных металлов (Zn, Cu, Ni, Mn, Cr, Pb, Cd, Fe, Co, Hg) и As в рыбах Куйбышевского водохранилища.

Сравнение среднего содержания металлов в мышцах и печени рыб с санитарно-гигиеническими нормативами показало, что превышение нормативов не носит системного характера. Наиболее часто разовые превышения содержания Pb в печени рыб отмечены в Ульяновском плесе, для которого характерен высокий уровень антропогенной нагрузки.

Прослеживая способность металлов к накоплению в тканях и органах рыб, необходимо учитывать их трофический уровень, определяющий механизм поступления и особенности накопления металлов. В этой связи полученные результаты были сгруппированы в соответствии с экологической группой рыб (планктофаги, бентософаги и хищники). При поиске зависимостей между содержанием металла в воде и в рыбе (по тканям и органам), а также между Ко (превышение фактического содержания металла в воде относительно ПДК) и Кс (коэффициентом концентрации - повышенным (относительно фона) содержанием в биообъекте) были выявлены общие закономерности. Уровень металлов в воде меньше всего отражается на их повышенном содержании в тканях и органах бентософагов: прослеживается только влияние концентрации Ni, Pb и Cu в воде на их содержание в мышцах, жабрах и печени соответственно (табл. 10). Наибольшее превышение фона наблюдается для Pb, как в жабрах (определяется его концентрацией в воде), так и в мышцах (зависит от его содержания в пищевом субстрате – зообентосе).

Для хищников отмечена ассоциация двух эссенциальных элементов Zn-Fe, содержание которых в воде влияет на их накопление в жабрах и мышцах. Причем связь между содержанием Zn в воде и рыбе прямая, а для Fe – обратная. Концентрация Cd-Mn в воде коррелирует с содержанием этих элементов в мышцах хищников, хотя и не приводит к повышению их уровня относительного фоновых значений. Повышенное содержание Cd, Cr и Ni в печени также обусловлено их поступлением, в том числе из воды.

Накопление металлов в печени планктофагов в меньшей степени зависит от химического состава воды, что связано с особенностью их питания (планктон меньше накапливает металлы). Для жабр и мышц отмечена общая закономерность, связанная с зависимостью содержания пар металлов Cd-Mn и Zn-Fe в этих органах и тканях от их концентрации в воде. Для Fe и Mn данная зависимость обратная, а Zn и Cd – прямая.

Таблица 10. Зависимость содержания металлов в тканях и органах рыб от их концентрации в воде (уровень значимости р<0,05).

Орган, ткань
Уравнение зависимости
r
R2
Уравнение зависимости
r
R2

Хищники

мышцы
С(Zn)=1,122·10-3/Cznw-1,099·10M+2,199·M4
0,67
0,45
Кс(Zn)=0,785√M+0,081/Кznw+0,339(Cznw)5

Кс(Cd)=1,283+0,966(Кcdw)5+

0,013·Т2

Кс(Mn)=1,453√Кmnw+3,155·10-6eКmnw –

1·10-5(Кmnw)5

Кс(Fe)=1,055+5·10-6(Кfew)5-0,146·lnКfew
0,60


0,41


0,50


0,55
0,36


0,17


0,25


0,30

жабры
С(Zn)=12,96+0,077/Cznw
0,50
0,25
Кс(Zn)=-0,658+0,125/Кznw+0,507eКznw-0,027·M4+0,002·В2

Кс(Cu)=0,488+1·10-7(Кcuw)4
0,61


0,85
0,38


0,72

печень
С(Cd)=0,078+1,8·10-5/Ccdw

С(Cr)=0,515+0,001/Ccrw
0,69

0,75
0,47

0,56
Кс(Cd)=0,776+0,175/Кcdw

Кс(Ni)=0,072eКniw

Кс(Cr)=0,635+0,283/Кcrw
0,69

0,55

0,75
0,47

0,31

0,56

Планктофаги

мышцы
С(Mn)=0,237-2,212· (Cmnw)2
0,55
0,31
Кс(Mn)=1,175-4,855·10-7· (Кmnw)5

Кс(Cd)=1,57·10-4+0,35·10Ксdw
0,43

0,76
0,19

0,58

жабры
С(Mn)=8,3+0.1/Cmnw+

+7,13·lgCmnw

С(Cd)=0,054+1,885·1013· (Ccdw)5
0,71

0,47
0,50

0,22
Кс(Mn)=0,007(Кmnw)2+

1,669/Кmnw

Кс(Cd)=1,204(Кcdw)5

Кс(Zn)=0,61+0,63(Кznw)5-0,29·lnКznw

Кс(Fe)=0,855+0,109/Кfew
0,75

0,53

0,63

0,53
0,56

0,28

0,43

0,28

Бентософаги

мышцы









Кс(Ni)=0,093·M5 +0,001·В2-0,219·M4+

2,26·106(Кniw)5

Кс(Pb)=0,26-0,09/КPbБ
0,51

0,57
0,26

0,32

жабры
С(Pb)=0,175·eM+0,01/Cpbw+0,410·lgCpbw
0,64
0,42









печень
С(Cu)=70,331+0,554/Ccuw+0,690(M)4+24,458·lnCcuw
0,80
0,65









Примечание. М - масса рыбы; Т-возраст рыбы; Сwi – содержание i металла в воде; Кwi - превышение содержания i металла в воде над ПДК; С(I) - содержание металла в соответствующих тканях и органах рыб; Кс(I) - сверхфоновое содержание металла в соответствующих тканях и органах рыб; К iБ - сверхфоновое содержание металла в бентосе.

Преимущественные направления поступления металлов из воды и их аккумуляция в тканях и органах рыб различного трофического уровня можно представить в виде обобщенной схемы (рис. 18).

Fe, несмотря на его сверхнормативное содержание в воде, не влияет на его повышенный уровень в жабрах и мышцах. Fe играет значительную роль в дыхательной функции за счет включения в состав дыхательного пигмента. Количество гемоглобина, а следовательно, и Fe в тканях и органах, зависит от активности организма, поэтому наблюдается сезонная изменчивость его содержания в организме рыб.

Другая физиологически важная группа металлов – Zn и Mn - активаторы карбоксилаз. Для них отмечена прямая зависимость содержания в рыбе от концентрации в воде. Однако у планктофагов содержание Mn в организме обратно пропорционально его концентрации в воде. Общим для физиологически активных металлов (Fe, Zn и Mn) является наличие большой величины независимого коэффициента В в уравнениях регрессии (табл. 10), что указывает на второстепенность фактора - концентрация металлов в воде - по сравнению с другими, не изученными в данной работе.

Следующая группа металлов - Cd, Cr, Ni и Pb – это физиологически неактивные, обладающие выраженным токсическим эффектом. Их содержание в воде Куйбышевского водохранилища, как правило, не превышает ПДК за исключением Ni. Для Cd в большинстве случаев отмечена прямая зависимость содержания в организме рыб от концентрации в воде. Процесс накопления металлов в жабрах и печени происходит более быстро и соответствует логарифмическому виду зависимости, для мышц характерен более медленный процесс насыщения по экспоненциальной кривой (Пономаренко и др., 2007).




Рис. 18. Влияние содержания металлов в воде, бентосе на их содержание в тканях и органах рыб различных экологических групп