СКОРОСТЬ МИГРАЦИИ СВИНЦА ИЗ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ВО ВНУТРЕННИЕ ОРГАНЫ И ОПЕРЕНИЕ ПТИЦЫ

СКОРОСТЬ МИГРАЦИИ СВИНЦА ИЗ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ВО ВНУТРЕННИЕ ОРГАНЫ И ОПЕРЕНИЕ ПТИЦЫ

© 2009 г. Е.К. Еськов, В.М. Кирьякулов

Российский государственный аграрный заочный университет

Свинец обладает умеренной токсичностью, но его аккумуляция в организме может поражать центральную и периферическую нервные системы, костный мозг, синтез белка и кроветворные функции, а также оказывать гонадотоксиче-ское и эмбриотоксическое действия. Симптомы свинцового отравления у человека выражаются в усиленном слюноотделении, быстрой утомляемости, повышенной нервозности, нарушении желудочной функции, развитии импотенции и др. В растения свинец попадает из почвы, воды и атмосферы, в организм животных - с пищей, водой и пылью. Аккумуляция в теле животных свинца в значительной мере связано с загрязнением им трофических субстратов. На селитебных территориях и особенно вблизи интенсивно загруженных автотрасс многие растения, потребляемые охотничьими животными, сильно загрязнены свинцом (Еськов, Кирьякулов, 2008).

Техногенное загрязнение окружающей природной среды свинцом в охотничьих угодьях и, особенно водно-болотных биотопах, дополняется свинцовой дробью, выстреливаемой во время охот. Только в европейских странах около 10-ти млн. охотников ежегодно выстреливают, примерно, по 20 тыс. т свинцовой дроби. Почти четвертая ее часть используется при охоте на водоплавающих птиц. Если принять, что на добывание одной птицы расходуется около 1000 дробин (3 патрона), то в местах интенсивных охот может оседать до нескольких миллионов дробин на 1 га водно-болотных угодий (Pain, 1992). Поэтому предпринимаются попытки замены свинцовой дроби на стальную или чугунную. Предложения изъять из употребления свинцовую дробь ставится не только экологами, но и охотоведами, что обусловлено опасностью отравления и птиц, и охотников свинцом (Дегтярев, 1996; Караваев, 1990; Кузнецов, 1998; Сергеев, Шулятьева, 2004; Лебедева, Сорокина, 2004; Еськов,
Кирьякулов, 2007, 2008).
Случаи гибели диких водоплавающих птиц вследствие отравления свинцом неоднократно отмечались в странах Европы, Азии, Америки и Австралии. На североамериканском континенте смертность водоплавающих птиц от свинцовых отравлений оценивается в 1.5 - 4% от их общей численности, что составляет 1.5 - 4.2 млн. особей в год. Поэтому еще в ХХ веке свинцовые отравления были помещены на третье место по значимости среди причин смертности водоплавающих птиц. При этом частота встречаемости птиц с дробью в желудках из года в год возрастает, варьируя от 0.1 до 24 % у разных видов (Кузнецов, 1998; Scheuhammer, 1987).
Предполагается, что до 20% водоплавающих птиц получает несмертельное свинцовое отравление, из-за чего у них ослабляется репродуктивная функция, снижается иммунитет, нередко сокращается продолжительность жизни, возникают нарушения функций центральной нервной системы, а следовательно, и поведения. Действительно, в специальных опытах на утках (крякве) установлено, что птицы, заглотившие свинцовую дробь, в 1.7 раза чаще становятся жертвами охотников по сравнению с интактными особями. Вероятность их отстрела возрастала с увеличением количества проглоченных дробин (Bellrose, 1959).
Птицы заглатывают дробь наряду с мелкими камешками, используемыми в качестве гастролитов или вместе с трофическими субстратами. Высокое развитие рецепторов клюва у птиц позволяет исключить то, что птицы путают заглатываемую дробь с трофическими субстратами. Независимо от мотивации заглатывания, дробь, оказавшаяся в пищеварительном тракте, становится причиной отравления, что отражается на внешнем виде и поведении птиц. Подобно подранкам птицы, отравившиеся дробью, утрачивают осторожность, их полет и передвижение по опорному субстрату становятся неустойчивыми. Нередко у этих птиц наблюдаются жидкие выделения из клюва и образование отеков в области головы и шеи. На поздних стадиях токсикоза происходит атрофия грудной мускулатуры, исчезновение внутреннего и подкожного жира, увеличение желчного пузыря (Friend, 1987).
У птицы, заглотавшей одновременно больше 10-ти дробин, происходит острое отравление и она погибает в течение нескольких часов или дней без значительной потери массы тела и других ярко выраженных симптомов (Сергеев, Тетера, 2007). По другим сведениям (Jordan, Bellrose, 1951), средняя продолжительность пребывания дробин в желудке варьирует от 18 до 21 дня, максимум - до 6 недель. В случае, когда в желудок птицы попало немного дроби, наблюдается характерная картина хронического свинцового токсикоза. Дробины, попавшие в желудочно-кишечный тракт, могут быстро выводится из организма с экскрементами или задерживаться в нем длительное время. Распространенное мнение о том, что дробины, попав в воду, быстро покрываются слоем окислов и поэтому не вредят птицам, вероятно, не достаточно обосновано. Дробь, оказавшись в желудке птицы, интенсивно перетирается гастролитами, что способствует усвоению свинца.
Токсичные соли свинца, вовлеченные в процессы метаболизма, постепенно вызывают отравление птицы. Количество дробин, необходимое для развития отравления и элиминации, зависит от размера, вида, пола, возраста птиц, а также типа питания. По мнению П. Олни (Onley, 1960), 6080% взрослых крякв с одной дробиной в желудке поражаются с большей вероятностью, если питаются семенами диких растений. В частности, 1-2-х дробин (№ 6) достаточно, чтобы вызвать свинцовое отравление более, чем у 50% крякв, кормившихся целыми зернами кукурузы или семенами. Корм из мягких листьев растений снижает эффективность свинцового отравления (Bellrose, 1959). Подобно этому, для казарки, потребляющей семена для отравления достаточно 4-5-ти дробин, а при потреблении сочной болотной растительности - около 20-ти дробин (Trainer, Hunt, 1965).
Видовая специфичность толерантности к свинцовому отравлению связана со свойствами используемых трофических субстратов. При прочих равных условиях вероятность свинцовых отравлений снижается по мере увеличения в рационе птиц рыбы. Поэтому гоголь и крупные крохали редко поражаются свинцом. В отличие от них, нырковые и речные утки, лебеди и гуси при заглатывании дроби чаще подвергаются отравлению. К тому же, нырковые утки по вероятности заглатывания дроби превосходят речных уток. Так, у уток, изъятых в разных европейских водоемах, дробь была обнаружена в желудках 1.2 - 25.5% речных и 3.5 - 50% нырковых видов (Pain, 1992).
Имеющиеся сведения дают возможность составить представление о масштабах загрязнения свинцовой дробью водно-болотных биотопов, последствиях и симптомах отравления птиц свинцов, а также факторах усиливающих или ослабляющих эффекты отравлений. Однако остается невыясненной скорость миграции свинца в теле птиц, заглотавших дробь. Настоящей работой предпринята попытка восполнить указанный пробел.

Материал и методы

Исследование выполнено на обыкновенной крякве (Anas platyrhynchos). Уток постоянно содержали в вольерах размером 3.0х2.0х2.5 м. Пол сочетал деревянный настил с грунтом, засыпанным речным песком. В качестве корма утки потребляли пшеницу крупного помола. Вода постоянно находилась в емкости размером 1.0х0.4х0.15 м. Подопытным уткам однократно орально вводили по одной дробине массой 1.44±0.01 г (картечь). Всех уток, кроме контрольной группы, в определенной последовательности (через 5, 10 и 20 дней) умерщвляли, препарировали и отбирали пробы внутренних органов и оперения.
Отобранные пробы консервировали в этиловом спирте, а затем анализировали содержание в них свинца. Процесс подготовки проб к анализу заключался в их высушивании до постоянной массы и минерализации. Полная минерализация проб проводилась в герметически закрытых реактивных камерах аналитического автоклава (МКП-04) смесью азотной кислоты и пероксида водорода в соответствии с МУК 4.1.985-00 и МИ 2221-92. Минерализаты переводили на требуемый объем деионизированной водой. Контрольный раствор (смесь азотной кислоты и пероксида водорода) помещался в реактивную камеру без анализируемой пробы.
Содержание свинца в органах и частях тела уток определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии, основанном на явлении поглощения резонансного излучения свободными атомами элемента. Для этого использовали спектрометр КВАНТ-2.ЭТА ЭТА («КОРТЭК»). В анализаторе этого типа перевод пробы в состояние атомного пара производится в графитовой трубчатой электротермической печи, нагреваемой до температуры атомизации анализируемого элемента. В нее микропипеткой вводится проба анализируемого вещества объемом 5 мкл. Значение массовой концентрации элемента в пробе вычисляются по градуировоч-ной зависимости кривой, получаемой в процессе измерения нескольких калибровочных точек с ошибкой, не превышающей 8%. Управление прибором, обработка результатов анализа, отображение и хранение информации производится входящим в комплект спектрометра персональным компьютером с программным обеспечением QUANT ZEEMAN 1.6.

Результаты исследований и их обсуждение

Масса дробин, изъятых из желудков у всех подопытных уток, уменьшалась. Ее уменьшение находилось в прямой зависимости от продолжительности локализации в желудках. Через 5 суток масса дробин уменьшилась в среднем на 74 ± 24 мг, а через 10 суток - на 326 ± 54 мг. Из этого следует, что темп уменьшения массы дроби от пятых к десятым суткам возрос более, чем в три раза - с 7 до 22% (Р>0.99). Вероятно, с прогрессивно возрастающей скоростью поглощения свинца связано то, что на 20 сутки дроби, масса которой исходно составляла около 1.4 г, в желудках не обнаруживали.
Концентрация свинца во всех органах и тканях возрастала с наибольшей скоростью, достигая высоких уровней, в течение первых 5-ти суток локализации дроби в желудках уток. За это время самое высокое изменение концентрации элемента по отношению к исходному уровню происходило в тканях сердца. В них содержание свинца вырастало на 126 мг/кг или в 4532 раза (Р>0.999). В желудочных тканях его содержание изменялось на относительно меньшую величину (в 1907 раз), но абсолютное увеличение было самым высоким и составляло 271 мг/кг. Подобно этому, большому абсолютному увеличению содержания свинца в когте (на 1280 мг/кг) сопутствовало относительно невысокое увеличение по сравнению с исходным значением (в 1840 раз).

Относительно небольшим увеличением концентрации свинца за первые 5 суток отличались ткани головного мозга (в 263 раза) и легких (в 454 раза). В мозге концентрация элемента возрастала на 4.7, в легких - на 96 мг/кг.
Почки и печень, характеризующиеся у животных высокой активностью аккумуляции тяжелых металлов (Тютиков, 2000; Еськов и др., 2007, 2008), у уток накапливали свинца намного меньше по сравнению с желудком и сердцем. В почках за 5 дней концентрация свинца возрастала на 63.1 мг/кг, в печени - на 90 мг/кг или в 225.6 и 2500 раз, соответственно. Близкие к этим изменения происходили в жире (на 48.6 мг/кг или в 1350 раз). Маховые перья поглощали свинца больше, чем жир, почки и печень в 1.5 - 2.5 раза. Но из-за сравнительно высокого исходного загрязнения свинцом за 5 дней его концентрация в перьях и на их поверхности возрастала в 866 раз (Р>0.999).
От начального периода анализов (первых 5 суток) к двум последующим (через 10 и 20 суток от поступления дроби в желудки) концентрация свинца сохраняла в основном тенденцию увеличения, за исключением легочных тканей. В них от пятых к десятым суткам содержание свинца уменьшилось на 44.2 мг/кг (в 1.8 раза), а на 20-ый день по отношению к 10-му дню немного возросло (на 9.2 мг/кг, или в 1.2 раза).
За 20 дней относительно большое изменение концентрации свинца произошло в сердечных мышцах. В них концентрация элемента возросла на 204 мг/кг (в 7345 раз). Но его наибольшим содержанием отличались желудочные ткани. В них, по отношению к исходному уровню, количество свинца возросло на 588 мг/кг. В желудочных тканях исходно содержалось сравнительно большое количество свинца. Поэтому относительное изменение (в 4135) было меньше, чем у сердечных мышц.
После интенсивного поглощения свинца разными частями и тканями тела уток в течение первых 5-ти суток, в дальнейшем этот процесс резко замедлился. От 5-х к 20-ым суткам концентрация свинца в анализируемых пробах возрастала всего в 1.2 - 2.2 раза. Относительно небольшое повешение концентрации элемента происходило в грудных мышцах, когтях и почках - в 1.2, 1.4 и 1.5 раза, соответственно. В перьях, сердечных мышцах, крови и жире эти изменения находились в пределах от 1.6 до 1.9 раза. Близким к этому (в среднем на уровне 2.2) было увеличение концентрации свинца в печени, легких, желудке и икроножных мышцах (табл.).

Заключение
Масса свинцовой дроби, оказавшаяся в желудке, прогрессивно уменьшается, усваиваясь вместе с кормом, и распространяется по телу. Усваиваемый свинец неравномерно распределяется в разных частях тела уток. Скорость аккумуляции свинца по мере насыщения им организма птиц постепенно замедляется. Наличие обратной связи между уменьшением массы свинца, находящегося в желудке, и концентрацией элемента в теле обуславливается интенсификацией его удаления из организма. Высокое насыщение тела уток свинцом, очевидно, не блокирует, а интенсифицирует функционирование выделительной системы. Без повышения ее активности у уток соответственно уменьшению массы свинца в желудке происходило бы повышение его содержания в разных частях тела.
Значительные отличия по темпам аккумуляции больших концентраций свинца разными внутренними органами и тканями уток, вероятно, связаны с их неодинаковым кровоснабжением. С максимальной скоростью кровотока через сердце (Johansen, 1964) согласуется самый высокий темп аккумуляции свинца и кадмия сердечными мышцами. Превышению кровотока через скелетную мускулатуру у птиц (Bo-elkins et al., 1973) соответствует более высокий темп накопления больших концентраций свинца в грудных и икроножных мышцах по сравнению с легкими.
Относительно высокий темп аккумуляции свинца перьями, сопоставимый или близкий к таковому у внутренних органов и скелетной мускулатуре, обуславливается в значительной мере их смазыванием жировыми выделениями копчиковой железы. В поверхностном слое перьев, смываемом растворителями жира, содержится от 30 до 60% свинца у уток, обитающих в водоемах с относительно высокой загрязненностью свинцом. Когти также имеют большое поверхностное загрязнение. Но в тканевых структурах и перьев, и когтей при отравлении свинцом происходит интенсивное увеличение его концентрации. Используя показатель содержания свинца в перьях, можно выявлять птиц со свинцовыми отравлениями и определять у интактных особей определять загрязненность этим элементом внутренних органов. Что же касается летальной концентрации свинца в теле кряквы, то она находится на уровне, приближающемся к 200 мг/кг в пересчете на сухую массу скелетных мышц. Примерно при таком содержании свинца в грудных мышцах на 3 - 4 сутки после введения в пищеварительные тракты, примерно, по 2 г свинцовой дроби утки погибали.

Литература

Дегтярев А.Г. Свинцовая дробь в желудках водно-болотных птиц Якутии // Казарка. Бюл. рабочей гр. по гусям и лебедям Восточной Европы и Северной Азии. 1996. № 2. С. 25-27.
Еськов Е. К., Кирьякулов В.М. Экологические последствия загрязнения свинцовой дробью водно-болотных угодий Московской области // Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства. Мат. Межд. научно-практ. конф., посвященной 85-летию ВНИИОЗ. 22 - 25 мая. 2007 г. Киров. 2007. С. 139 -
140.
Еськов Е.К., Еськова М.Д., Кирьякулов В.М., Фомичев Ю.П., Царев С.А. Состояние среды обитания охотничьих животных и биотехния // Материалы Всерос. научно-практ. конф. (Москва, 22 - 23 февраля. 2007) «Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных России». М.: Per-se. 2008. С. 59 - 75.
Еськов Е. К., Кирьякулов В. М. Содержание тяжелых металлов в теле уток, оседло зимующих в Московской области // Сельскохозяйственная биология. Биология животных. 2008. № 6. С. 115 - 118.
Караваев А.А. Состояние зимовки лебедей в Юго-Восточном Прикаспии //Экология и охрана лебедей в СССР.
Мелитополь. 1990. Ч. 2. С. 19 - 24.
Кузнецов Е. А. Свинцовые отравления водоплавающих птиц // Казарка. Бюл. рабочей гр. по гусям и лебедям Восточной Европы и Северной Азии. 1998. № 4. С.18 - 38.
Лебедева Н.В., Сорокина Т.В. Тяжелые металлы в водоплавающих и околоводных птицах Азовского моря // Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения. Мат. Межд. конф. (16-18 ноября 2004 г, Россия, г Киров). Киров. 2004. С. 137-139.
Сергеев А. А., Тетера В. А. Свинцовая дробь: экологические проблемы и пути решения // Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства. Мат. Межд. науч-практ. конф., посвященной 85-летию
ВНИИОЗ (22-25 мая 2007 г.). Киров. 2007. С. 285-286.
Сергеев А.А., Шулятьева Н.А. Качество мяса пернатой дичи в связи с применением свинцовой дроби // Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения. Мат. Межд. конф. (16 - 18 ноября 2004 г,
Россия, г Киров). Киров. 2004. С. 174 - 176.
Тютиков С. Ф. Содержание токсических элементов в органах диких копытных и сельскохозяйственных животных // Докл. РАСХН. 2000. № 4. С. 34-36.
Bellrose F.C. Lead poisoning as a mortality factor in waterfowl population // Illinois Natural History Survey Bulletin.1959. V. 27, № 3, P. 235-288.
Boelkins J. N., Mueller W. J., Hall K. L. Cardiac output distribution in lauing hen during shell formation // Comp. Bio-chem. Physiol. 1973. V. 46. № 4A. P. 735 - 743.
Friend M. Lead poisoning. Field Guide to Wildlife Diseases // Resource publication. 1987. № 167. Р. 175-189.
Johansen K. Regional distribution of circulation blood during submersion asphyxia in the duck // Acta physiol. Scand. 1964. V. 62. № 1. Р. 1 - 9.
Jordan J.S., Bellrose F.C. Lead poisoning in wild waterfowl // III. Nat. Hirst. Surv. Biol. Notes 1951. № 26. Р. 1-27.
Onley P.J.S. in wildfowl // Wildfowl Trust Ann. Rep. 1960. № 11. Р. 123-134.
Pain D.J. Haematological parameters as predictors of blood lead and indicators of lead poisoning in the Black Duck (Anasrubripes) // Environmental Pollution. 1992. V. 60. P. 67 -
81.
Scheuhammer A.M. Reproductive effects of chronic, low-level dietary metal exposure in birds // 52-th North Amer. wildlife and natural resources conf. Quebec City, Quebec. March 20 - 25, 1987. P. 568 - 664.
Trainer D.O., Hunt R.A. Lead poisoning of waterfowl in Wisconsin // J. Wildl. Manage. 1965. № 29. Р. 95-103.