6.3. Сиговые рыбы как биоиндикатор загрязнений водоемов Голарктики пестицидами
За период с 1950 по 1970 г. на поверхность земного шара было рассеяно порядка
4,5 млн. тонн хлорорганических пестицидов (ХОП). Это привело к тому, что пестицидная
нагрузка в мире достигла в среднем 0,3 кг/га сельхозугодий, а в США и в Западной Ев-
ропе на поля ежегодно выпадает 2–3 кг/га (Мельников, Волков, Короткова, 1977). Вслед-
ствие медленного разложения около 2/3 пестицидов циркулирует в биосфере. Проведен-
ные расчеты показали, что с осадками и пылью на всю площадь СССР в 1977 г. выпало
ДДТ — 4050 т, а ?-изомера ГХЦГ — 1620 т. В 1980-е годы на территорию СССР за счет
западно-восточного переноса воздушных масс ежегодно выпадало из атмосферы 900 т
ДДТ и ГХЦГ (Бублик и др., 1983; Василенко и др., 1985).
Применение пестицидов — средств борьбы с сорняками и защитой растений — гер-
бицидов, инсектициов, фунгицидов и других ядохимикатов вызвано тем обстоятельством,
что потери урожая от вредителей и сорняков исчисляются при интенсивном земледелии
порядка от 20 до 50% ежегодного валового сбора. В далеком 1970 году мировое произ-
водство пестицидов превысило 1,2 млн. т, а площадь их применения — 4 млрд. га, что
в среднем составляет 30 мг/м2 в год земной поверхности. 4/5 производства пестицидов
приходилось на США (до 500 тыс. т. в год), Великобританию, Италию, Японию, Герма-
нию, Францию и бывший Советский Союз (Брагинский, 1972).
Особенностью всех токсикантов является их неминуемое появление в водной среде
за счет смыва с поверхности почвы и выпадения с атмосферными осадками. Поступая
в реки, озера и моря, пестициды в конце концов накапливаются в донных отложениях
3) Исследования выполнены совместно с Б. П. Стрекозовым, сотрудником Пущинского научного
центра РАН, в 1986 г.
120
водоемов (Патин, 1977). В северных и высокогорных экосистемах, находящихся в труд-
нодоступных или малообитаемых регионах, часто наблюдается такое явление, когда во
многих из них без видимых причин происходят глубокие изменения видового состава ги-
дробионтов и даже смена фаунистических комплексов. Выявление индикаторных видов
животных и растений в холодноводных северных экосистемах позволяет осуществлять
эффективный контроль за загрязнением экосистемы и предупреждать их деградацию
(Черняев, Стрекозов, 1988).
В декабре 1985 года на трех различных участках побережья озера Севан нами был
осуществлен сбор погибающих от дистрофии производителей сига. Выброшенные при-
боем на берег, крайне истощенные рыбы еще подавали признаки жизни и в таком состо-
янии их брали для исследований. На наш взгляд, такое состояние сигов объясняется тем,
что в период подготовки к нересту в организме сига происходит интенсивная мобилиза-
ция жировых запасов на формирование половых продуктов, при этом он подпадает под
воздействие проникающих с пищей пестицидов, циркулирующих в крови и накаплива-
ющихся, главным образом, в тканях мозга. Это приводит к тому, что отнерестившиеся
рыбы не могут больше питаться, поведенческие реакции заторможены, регенерационные
процессы в гонадах отсутствуют, и проходит сильное истощение особей. Через несколь-
ко месяцев такого существования в состоянии анорексии обессиленные, еще подающие
признаки жизни, рыбы выбрасываются прибоем на берег.
Параллельно были собраны сиги нормальной упитанности. Пробы отбирали по 10 эк-
земпляров в каждой из групп в трех повторностях. Отловленную рыбу помещали в жид-
кий азот и транспортировали в замороженном состоянии до г. Пущино. В лабораторных
условиях отдельные органы тщательно измельчали в ступке, навески по 10 г заливали
смесью растворителей ацетон — гексан (10 мл + 40 мл) и ставили на пассивную экстрак-
цию на 46 часов при комнатной температуре. После этого добавляли по 50 мл ацетона
и в избытке ацетона активно экстрагировали пестициды на Шюттель-аппарате в течение
2 часов. Перевод пестицидов из экстрактов в гексан с последующей длительной серно-
кислотной очисткой проб проводили согласно принятой методике (Новиков, 1980).
Идентификация ХОП проведена с использованием газового хроматографа F?11 «Пер-
кин-Элмер» с детектором по захвату электронов. Стеклянная колонка длиной 1,8 м с внутрен-
ним диаметром 3 мм наполнена хромосорбом WAW-DMCS (0,125–0,160 мм) с комбинирован-
ной жидкой фазой QV = 171,5% + QF= 1,95%. Условия хроматографирования: газ-носитель
азот 60 мл/мин; температура термостата: колонны 180° C, инжектора 230° C, детектора 250° C;
рабочая шкала электрометра 1?1011. При таких условиях хроматографирования удается полу-
чить четкое разделение всех продуктов метаболизма ДДТ, ГХЦГ и гептахлора.
Анализ опубликованных ранее материалов по содержанию хлорорганических пести-
цидов (ХОП) в различных компонентах среды и гидробионтов озера Севан (Сахакалян
и др., 1984), взятого нами в качестве примера высокогорного, олиготрофного и холодно-
водного водоема, показывает, что содержание пестицидов возрастает от уровня к уровню
в трофической цепи (табл. 13). Из приведенных данных следует, что у бентофага —
сига — накапливается суммарное количество ХОП на порядок больше (0,576 мг/кг), чем
у детритофагов — севанской храмули (Varicorhinus capoeta sevangi (Fil) — 0,082 и форе-
ли (Salmo ischan Kessler) — 0,051. Таким образом, следует вывод, что для мониторинга
хлорорганических соединений в экосистемах водоемов необходимо обращать внимание
в первую очередь на сиговых рыб (Черняев, Стрекозов, 1988).
Данные по воздействию ДДТ на популяцию пеляди в небольшом горном изолирован-
ном водоеме (оз. Сон-Куль) свидетельствуют о том, что накопление ХОП в различных
121
тканях и органах рыбы не одинаково, и наибольшее количество пестицидов накаплива-
ется в тканях мозга (табл. 14). Во время взятия проб пеляди, в воде содержалось ХОП
0,0003 мг/л, а в иле озера — 0,014 мг/кг.
Методические рекомендации. Пелядь является прекрасным индикатором ХОП,
и, учитывая, что наибольшее количество пестицидов накапливается в мозгу рыбы, надо
отдать предпочтение в сборе материала тканям мозга. При необходимости сбора матери-
ала в полевых условиях и невозможности сохранения замороженной рыбы до момента ее
обработки, ткани для анализа берутся не менее чем у 10 экз. и либо сразу растираются
с известным количеством сернокислого натрия, либо фиксируются в 96°-ном этиловом
спирте. Необходимо строжайше следить, чтобы пробы нигде не контактировали с по-
лиэтиленовой упаковкой и иными синтетическими материалами (пробками, пакетами,
емкостями), особенно при применении растворителей, так как происходит загрязнение
образцов и их полная непригодность к дальнейшим анализам. Поскольку печень иссле-
дованных сиговых рыб содержит значительное количество ХОП (8,7–20,4%), то для вы-
Таблица 13.
Содержание стойких пестицидов в элементах экосистемы оз. Севан (по данным Сахакалян и др., 1984)
Таблица 14.
Накопление пестицидов (ХОП) в тканях пеляди (в мг/кг) (Черняев, Стрекозов, 1988)
яснения недавних поступлений в водоем хлорорганических соединений можно собирать
и печень сиговых рыб (не менее чем от 5 экз.) с теми же предосторожностями, высуши-
вая, размалывая в сернокислом натрии и заворачивая в алюминиевую фольгу. Параллель-
но необходимо собрать чешую для определения возраста рыб и датировки поступления
в водоем ХОП.
Ткани мозга, в отличие от печени (где нет жировых включений), не обладают функ-
цией очистки и нейтрализации, и, благодаря участию жировой ткани, активно в продол-
жение всей жизни накапливают токсиканты (хлорганику). Таким образом, анализ нако-
пления ХОП в тканях мозга сиговых рыб дает возможность получить суммарную картину
загрязнения водоема за весь период жизни рыбы, а анализируя печень, можно получить
представление о пестицидной нагрузке за ближайший период нагула. Сиговые рыбы
в настоящее время являются объектом выращивания во многих водоемах Евразии, что
позволяет иметь обширный материал по пестицидной нагрузке на водоемы в различных
климатических регионах.