Оценка уровней токсической нагрузки на организм животных

Рассмотренная выше зависимость содержания и химической формы токсических элементов от параметров природной среды и неопределенность состава пищевых рационов животных затрудняют прямое определение меры токсического воздействия по уровню загрязнения объектов внешней среды. В этой ситуации возможны два варианта оценки уровня токсической дозы:

  • 1) прямое определение этого параметра по концентрациям токсического агента в органах или целостном растительном или животном организме; при этом выбор органа или ткани, по которым предполагается определить уровень токсического воздействия, зависит от особенностей депонирования конкретного токсиканта и специфики его токсичности;
  • 2) оценка дозы по поступлению токсических веществ в организмы животных, определяемой, например, по их содержанию в ЖКТ, можно считать приемлемой (Безель и др., 1994; Безель и др., 1995; Бельский и др., 2005).

Следует отметить, что при любом варианте практически невозможна ситуация, при которой имеет место влияние лишь одного токсического факторы. Чаще всего действует несколько токсикантов. Согласно рекомендациям медицинской токсикологии в этом случае при таком сочетанном воздействии допускается аддитивность действующих доз, и суммарная токсическая нагрузка определяется аналогично той, которую используют при оценке меры загрязнения почв:

где Симп и Сфон — концентрации токсических веществ в конкретном органе, целостном организме или в содержимом ЖКТ животных на загрязненных и фоновых территориях; п — количество учитываемых элементов-токсикантов (Безель и др., 1994).

Приведем в качестве примера уровни токсической нагрузки на рыжих полевок и обыкновенных бурозубок, которая может быть рассчитана как для условий поступления токсикантов к животным (токсичность рациона), так и как токсичность для целостного организма или отдельных органов (рис. 3.25).

Токсическая нагрузка на мелких млекопитающих, рассчитанная по уровню химических элементов-токсикантов в пищевых рационах и печени (по

Рис. 5.25. Токсическая нагрузка на мелких млекопитающих, рассчитанная по уровню химических элементов-токсикантов в пищевых рационах и печени (по: Микроэлементный состав..., 2006):

1 — рыжая полевка, 2 — средняя бурозубка

Подчеркнем значительную разницу в токсичности пищевых рационов животных различной трофической принадлежности. У полевок поступление токсикантов в ЖКТ более чем в два раза превышает таковое у бурозубок, что объясняется прямым воздушным загрязнением растительности. Низкий уровень токсичности рациона плотоядных обусловлен спецификой рациона, в который входят преимущественно беспозвоночные, слабо депонирующие химические элементы. При этом высокая токсичность рациона полевок формируется широким спектром элементов Cd, Pb, As, Со, Cr, Си, Zn, V, Ti (см. рис. 5.14а). У бурозубок круг токсичных элементов значительно уже: Pb, Cd и Си (см. рис. 5.146).

В отличие от рационов внутренние органы животных различных трофических групп подвержены примерно одинаковой токсической нагрузке, независимо от уровня поступающих с пищей химических элементов.

Отчетливо проявляется видовая специфичность поступления токсикантов в организмы птиц-дуплогнездников. При совместном обитании в одном биотопе содержание металлов в рационе мухоловки-пеструшки в 1,4—3,0 раза больше, чем у большой синицы, а общая токсическая нагрузка на загрязненных территориях превышает таковую на фоновых участках соответственно в 10,0 и 3,8 раза. Это обстоятельство обусловлено упомянутыми выше экологическими особенностями вида и определяется достаточно тонкими различиями в специфике рационов и местах сбора корма.

Использование содержимого ЖКТ для оценки уровня токсической нагрузки оправданно еще и потому, что среда обитания характеризуется, как правило, мозаичностью загрязнения. В этом случае уровень токсикантов в рационе животных, обладающих широкой кормовой территорией, дает некоторую интегральную оценку токсической нагрузки на популяцию.

Оценочные средства

Вопросы для подготовки студентов к семинарскому занятию

  • 1. Какие химические элементы и соединения являются наиболее опасными фитотоксикантами?
  • 2. Как влияет пространственная неоднородность территории на накопление токсических веществ компонентами биоты?
  • 3. Каковы особенности накопления тяжелых металлов в органах растений, произрастающих на загрязненных территориях?
  • 4. Какова роль корневого барьера в накоплении токсикантов различными видами растений?
  • 5. Каковы особенности накопления тяжелых металлов млекопитающими?
  • 6. Какие факторы определяют накопление токсикантов в организмах млекопитающих и птиц?
  • 7. Как изменяются концентрации химических элементов по мере продвижения по трофической цепи. Приведите примеры.
  • 8. Какова видовая специфика накопления тяжелых металлов в органах и тканях растений, млекопитающих птиц, от чего она зависит?
  • 9. Что лежит в основе половой дифференциации аккумуляции тяжелых металлов млекопитающими и птицами?
  • 10. Что лежит в основе возрастной специфики накопления тяжелых металлов млекопитающими и птицами?
  • 11. Как определить уровень токсической дозы на растения и организмы животных?

Типовые задания для текущего контроля успеваемости

СК-1:

  • 1. Охарактеризуйте факторы, которые определяют уровни поступления и накопления токсических веществ в элементах биоты.
  • 2. Объясните, почему в экологической токсикологии содержание токсикантов в биологических объектах и природной среде следует рассматривать в качестве дозы токсического воздействия.
  • 3. Объясните, какова роль абиотических и биотических факторов в формировании токсической нагрузки на мелких млекопитающих.
  • 4. Разработайте проект по снижению токсичности почвы около промышленного предприятия горнодобывающего профиля.

СК-5:

  • 5. Определите коэффициент накопления цинка (коэффициент концентрирования) в растительных и животных организмах, если его содержание в почве равно 343 мкг/г, в корнях растений 156 мкг/г, в печени животных 46 мкг/г? О чем говорит этот показатель?
  • 6. Объясните, что произойдет с содержанием ртути в организмах рака, хищных рыб (щука, окунь), хищных млекопитающих (выдра) по мере снижения pH в воде озер и по мере увеличения pH в этих озерах.
  • 7. Объясните, как можно вычислить пороговые концентрации тяжелых металлов в организмах растений, при которых может произойти нарушение корневого барьера.
  • 8. Определите равные возможности использования в экотоксикологическом мониторинге молодых и взрослых рыжих полевок.
  • 9. Определите уровень токсической нагрузки на популяцию мухоловки- пеструшки, если содержание токсикантов в печени птенцов на загрязненной территории (мкг/г): Zn— 145,3; Си — 20,2; РЬ — 21,7; Cd — 2,6. Концентрации соответствующих металлов в печени птенцов на фоновой территории соответственно составили (мкг/г): Zn — 92,5; Си — 16,1; РЬ — 5,5; Cd — 1,0.

СК-8:

  • 10. На двух территориях, расположенных около промышленных предприятий, установлено сходное содержание в почве тяжелых металлов. При изучении агрохимических показателей этих почв выявлено, что на первой территории содержание N — 29,13 мг /100 г почвы, Р205—158,05 мг/100 г и К20 — 230,95 мг/100 г. На второй территории содержание соответствующих элементов следующее, мг / 100 г почвы: N — 30,10; Р205— 60,05 и К20 — 210,05. Существуют ли различия в токсичности среды для биоты, обитающей на этих территориях? Ответ обоснуйте.
  • 11. Объясните, что произойдет с популяцией растений, если концентрации тяжелых металлов в тканях их органов выйдут за пределы пороговых значений.
  • 12. Предположите, в какое время года у рыжей полевки, обитающей на импактном участке в непосредственной близости от факела эмиссии, концентрация тяжелых металлов в содержимом желудка, а следовательно и в тканях, будет выше. Объясните, чем это может быть обусловлено.
  • 13. Объясните, какую роль с точки зрения экотоксикологии играет стенка желудочно-кишечного барьера животных. В чем различия в накоплении физиологически необходимых и чужеродных токсических химических элементов?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >