С прогрессивно возрастающим загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) все большую актуальность приобретает изучение влияния этого фактора на состояние животных.
К числу наиболее опасных токсикантов относятся свинец и кадмий. В результате связывания свинцом ангидридов угнетается синтез белков и снижается ферментативная активность. Токсическая доза свинца для человека — 1 мг. Еще больше токсичен кадмий. Он аккумулируется преимущественно в почках, печени и двенадцатиперстной кишке и также представляет угрозу для здоровья человека. Предельно допустимая концентрация кадмия находится на уровне 0,001 мг. Необходимо отметить, что если в придорожной полосе концентрация свинца в растениях составляла в среднем 18,6 мкг/кг, то на расстоянии 850 м — всего 0,2 мкг/кг (C.Pratt, R.Sikorski, 1983).
Значительная часть ТМ, содержащихся в нектаре, удаляется из него в процессе переработки в мед (Е.К.Еськов, 2006). Но это не может не воздействовать отрицательно на самих пчел.
В задачу наших исследований входило изучение влияния искусственного загрязнения углеводного корма солями свинца и кадмия на физиологическое состояние пчел и их жизнеспособность. Наряду с этим предпринята попытка применения биологически активных веществ для снижения повреждающего эффекта токсикантов.
Исследования выполнены на пчелах, содержавшихся в энтомологических садках. В качестве корма использовали 60%-ный раствор сахарозы на дистиллированной воде. Такой корм потребляли пчелы контрольных групп. В других группах они получали растворы сахарозы, содержавшие трехводный уксуснокислый свинец Pb(CH3CO2)2•3H2O; двухводный ацетат кадмия (CH3COO)2Cd•2H2O. Концентрация соли свинца в растворе сахарозы составляла 9%, кадмия — 0,9%. В некоторых вариантах опытов пчелам, получавшим раствор сахарозы, загрязненной солями ТМ, в корм добавляли сукцинат хитозана (хитозан с янтарной кислотой) или полизин (смесь незаменимых аминокислот). Суточная доза этих биологически активных веществ составляла в среднем 20 мг/кг пчел (в расчете на живую массу).
Для опытов, проводившихся в течение четырех лет, использовали пчел из разных семей. Но в каждом варианте во всех садках находились особи из одной и той же семьи. Это исключало влияние индивидуальных особенностей на толерантность пчел разных семей к испытываемым токсикантам. Соответственно уменьшению в садках численности пчел в процессе их возрастной элиминации, усиливаемой действием токсикантов, снижали их концентрацию в растворах сахарозы. Влияние на жизнеспособность пчел оценивали по динамике гибели. Учет вели ежедневно или через сутки.
Для анализа возрастной динамики массы разных частей тела и содержания воды в них отбирали из садков пробы через определенные интервалы времени (по 30 шт.).
Содержание свинца и кадмия в теле подопытных пчел устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с электротермической атомизацией. Образцы (их минерализацию) готовили в модулях автоклавной системы МКП-04. Управление спектрометром, обработка результатов анализа, отображение и хранение информации выполняли с помощью персонального компьютера, входящего в комплект спектрометра с программным обеспечением QUANT ZEEMAN 1.6.
Потребление корма пчелами немного уменьшалось при его загрязнении солями ТМ. Суточное потребление чистой 60%-ной сахарозы в течение всего периода жизни пчел в садках составляло в среднем 0,33±0,05 мг/г, с добавкой соли свинца — 0,29±0,06 мг/г, а с его солью и хитозаном — 0,30±0,05 мг/г живой массы пчел. Сходное влияние на потребление корма оказывало его загрязнение солью кадмия (без него 0,33±0,07, с его солью — 0,24±0,06 мг/г). Расход корма с солью кадмия и хитозаном составлял 0,28 мг/г живой массы пчел в сутки. Его количество в пересчете на одну особь существенно возрастало в процессе их элиминации, что связано с эффектом группы, уменьшение численного состава которой отражается на относительном увеличении энергозатрат (Е.К.Еськов, 1995). Так, у пчел осенней генерации при их примерно 50%-ной гибели через 1,5–2 месяца жизни в садках потребление корма возрастало по отношению к указаному в начале опыта примерно в 3 раза.
По результатам дискретного анализа содержания свинца в разных частях тела пчел установлено его неравномерное распределение (табл. 1). За время опыта, продолжавшегося в течение месяца, наибольшее количество этого элемента аккумулировали ректумы. В них концентрация данного металла возросла по отношению к его исходному уровню в среднем в 115 раз. Относительно высокое содержание свинца в брюшном отделе, вероятно, связано с наличием в нем большого количества жира, поглощавшего этот элемент.
Кадмий, подобно свинцу, неравномерно аккумулировался разными частями тела пчел. В частности, его содержание в ректумах возросло в среднем в 353 раза. Меньше изменился этот показатель в головном отделе, увеличившись в 8,6 раза (Р>0,99), в грудном и брюшном отделах его значение возросло соответственно в 21,3 и 44,8 раз (Р>0,999).
Добавка сукцината хитозана или полизина в растворы сахарозы, загрязненные солями металлов, существенно не влияла на аккумуляцию этих элементов в головных, грудных и брюшных отделах пчел. Обнаружено лишь увеличение содержания свинца в ректумах пчел, потреблявших загрязненную им сахарозу при наличии в ней сукцината хитозана. Вероятно, это связано с его сорбционными свойствами (поглощая свинец, хитозан, очевидно, интенсифицировал его транспорт в ректум).
Влияние загрязнения корма ТМ на продолжительность жизни изучали на пчелах весенне-летней и осенней генераций. Независимо от состава потребляемого корма первые из них жили меньше вторых, что связано с высокой потенциальной жизнеспособностью особей, нарождающихся в конце лета — начале осени (Е.К.Еськов, 1995). Исходно в садках находилось по 700–800 пчел. Точное их число устанавливали по окончании опытов.
У пчел весенне-летней генерации, потреблявших чистый раствор сахара, 10%-я элиминация приходилась на 10–12-е сутки жизни в садках, 50%-я — на 30–32-е и 75%-я — на 35–37-е сутки. При потреблении корма, загрязненного солью свинца, на 4–6-е сутки погибало 10% особей. Их 50%-я элиминация приходилась на 19–21-е, а 75%-я — на 24–26-е сутки. Добавка полизина в корм, загрязненный свинцом, увеличивала период, в течение которого происходила 50%-я элиминация пчел примерно на двое суток (рис. 1). Подобное влияние оказывал токсикант с добавлением биологически активного вещества и на продолжительность жизни особей осенней генерации, которая превышала таковую у весенне-летних примерно в 2 раза. Так, 50%-я элиминация приходилась на 51–55-е, а 75%-я — на 68–73-е сутки. При потреблении корма, загрязненного свинцом, продолжительность жизни сократилась на 12–16 сут. Сукцинат хитозана увеличил данный показатель пчел на 4–7 сут по отношению к таковой при загрязнении корма солью свинца.
Загрязнение корма солью кадмия, количество которого было примерно в 10 раз меньше соли свинца, сходным образом влияло на изменение жизнеспособности пчел. 10%-я элиминация пчел осенней генерации, потреблявших сахарозу, загрязненную солью кадмия, приходилась на 15—18, 50%-я — на 34—36 и 75%-я на 52—54 сутки. Добавка в этот корм полизина увеличила указанные периоды на 3–5, 9—11 и 19—21 день соответственно. Пчелы весенне-летней генерации жили в 2–3 раза меньше. Но добавки соли кадмия и полизина оказывали сходное влияние на продолжительность жизни особей.
Как известно, масса тела пчел подвержена возрастной изменчивости. При этом диапазоны и скорость изменения массы головного, грудного и брюшного отделов существенно различаются в процессе возрастного и физиологического старения особей. От количества потребленного корма и интенсивности метаболизма зависит также наполнение ректума (Е.К.Еськов, 1995). Этим обусловлено дифференцированное изучение динамики массы тела.
Масса головы пчел в контроле за месяц жизни в садках уменьшалась в среднем на 13,8% (Р>0,99). Загрязнение корма солью свинца существенно интенсифицировало динамику ее сокращения. За указанное время потери массы составили 24,4 % (Р>0,999). Аналогичным образом на ее динамику действовало загрязнение корма солью кадмия. В частности, за 20±1 сут у особей в контроле масса головы уменьшалась в среднем на 5,7%, а при наличии кадмия за 16–17 сут — на 9,8%.
Масса грудного отдела меньше головного подвержена возрастной изменчивости. Примерно за 1 месяц при потреблении незагрязненного корма масса груди уменьшалась в среднем на 4,7%, а при наличии в нем соли свинца — на 5,9% (Р>0,95). Наличие в корме кадмия в 2 раза ускоряло динамику массы груди: она уменьшилась за 16–17 сут почти на такую же величину, как и в контроле за 20 сут.
На динамику массы брюшных отделов (без кишечника) загрязнение корма солями свинца или кадмия существенно не влияло. Но от этого зависело заполнение ректумов. Так, в контроле за 31–32 сут масса ректумов увеличилась в 3,1 раза, а при наличии соли свинца — в 3,9 раза (Р>0,999). Сходная тенденция прослеживалась при получении пчелами кадмия.
Потребление полизина с загрязненным кормом снижало влияние токсиканта на изменение массы головного и грудного отделов. Уменьшалась также скорость наполнения ректумов, стимулируемая токсикантами.
У пчел летней генерации за 26±1 сут жизни в садках содержание воды в голове возросло в среднем на 0,6%; в груди — на 0,4; в брюшке — на 4,7; в ректуме — на 6,2%. Потребление с кормом соли свинца существенно интенсифицировало этот процесс. Ее содержание по отношению к исходному уровню за указанное время возросло на 1,6; 1,5; 11,1 и 10,6% соответственно. Аналогичную картину наблюдали и у пчел, получивших кадмий. Потребление с загрязненным кормом полизина замедляло накопление воды, что указывает на нормализующую эффективность этого препарата (табл. 2).
Результаты наших исследований показали, что накопление в организме пчел токсикантов нарушает процесс их физиологического старения, что выражается в ускорении возрастной динамики изменения массы разных отделов тела. Свинец и кадмий оказывают наибольшее влияние на возрастную динамику сокращения массы головного отдела, хотя он меньше других аккумулирует ТМ. На динамику грудного и брюшного отделов высокие концентрации ТМ действуют аналогично, но в меньшей степени.
Наполнение ректумов ускоряется под влиянием токсикантов, что связано с интенсификацией обменных процессов. Свинец и кадмий, аккумулируясь в них, влияют на увеличение количества воды. Вероятно, это происходит в результате ингибирования ректальных желез, ослабления функции, обеспечивающей резорбцию воды из содержимого ректумов. Вероятно, со снижением жизнеспособности пчел связано также уменьшение интенсивности удаления из их организма воды через покровы тела и дыхательную систему. Очевидно, по этой причине возрастная динамика увеличения ее содержания в головном, грудном и брюшном отделах под влиянием токсикантов опережает изменение данного показателя при потреблении незагрязненного корма.
Е.К.ЕСЬКОВ, Г.С.ЯРОШЕВИЧ, М.Д.ЕСЬКОВА,
Г.А.КОСТРОВА, Г.М.РАКИПОВА
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
