№3 (243) 2016 год / 54-55 страница

Исследователи Алтая.
«Проблема самого высокого уровня»
Тема воздействия пестицидов на окружающую среду, их влияние на животных и человека очень актуальна, поэтому мы публикуем несколько сокращённый вариант работы Александра Бондарева.

Волк – индикатор загрязнения

Начало темы на стр. 3

Пестициды и радионуклиды в регионе
Количество ядовитых химических веществ в мире непрерывно растёт и превысило 12 тысяч наименований. Они действуют на все биологические организмы на трёх уровнях: генетическом, популяционном и экосистемном.
В России всё ещё нет эффективных и экономичных методик мониторинга за распространением техногенных ядов в природной среде.
В результате тридцатилетних исследований экологии волка и загрязнённости его организмов токсикантами нами предложен «Способ мониторинга загрязнения фоновых участков хлорорганическими пестицидами» (Патент Роспатента № 2422817).
Обзор литературы по этой тематике показал, что недостаточно знать меру загрязнения природной среды, ориентируясь на предельно допустимую концентрацию (ПДК) и предельно допустимый уровень (ПДУ). Требуется анализ ответной реакции природных систем и, в частности, волка на влияние токсической нагрузки.
В шерсти животных, перьях птиц и в человеческих волосах накапливаются токсиканты, поэтому воздействие пестицидов на волка можно соотносить с влиянием этих веществ на другие живые организмы.
Среди загрязняющих окружающую среду веществ на долю пестицидов приходится около пяти процентов от общего числа, но в отличие от других загрязнителей их используют преднамеренно для уничтожения вредителей. В мире ежегодно происходит около 500 тысяч случаев отравления людей пестицидами. Каждый десятый из этого числа погибает (О.Г. Волков «Правда и вымысел о пестицидах», 2005).
Чрезмерное применение пестицидов ведёт к деградации экосистем и непредсказуемому некогерентному филогенезу (К.П. Куценогий, Е.И. Киров, И.Б. Кнорр и др. «Пестициды в экосистемах: проблемы и перспективы», 1994).
Пестициды обладают опасными побочными действиями. Например, в США к веществам, обладающим онкогенной активностью, отнесены 18,2% из 290 исследованных пестицидов. К нежелательным последствиям применения этих веществ относят их действие на нервную систему животных и воспроизводство потомства.
Особую опасность для биосферы представляют ядовитые стойкие органические соединения, в первую очередь хлорорганические. Их концентрация в организмах животных, находящихся в конце пищевых цепей, может увеличиваться до 70 000 раз по сравнению с фоновыми уровнями.
Но и при очень низких концентрациях стойкие органические соединения неблагоприятно влияют на животных. Эти вещества приводят к нарушениям эндокринной, репродуктивной и гормональной систем, иммунного статуса, онкологическим заболеваниям, врождённым дефектам, нарушениям развития животных, снижению плодовитости и изменениям полового соотношения в популяции.
Только к 1980 году гибель диких животных от отравления ядохимикатами в Западной Сибири была зарегистрирована в 1150 случаях.
Хлорорганические пестициды в 50-70-е годы ХХ века применяли в значительных объёмах. К наиболее опасным отнесены, в частности, ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ГХЦГ (гексахлорциклогексан).
В биосферу Земли человечеством внесено более пяти миллионов тонн ДДТ, а гексахлорциклогексана ещё больше. При уменьшении содержания ДДТ в пище он полностью выводится из организма за три года. Однако малые его дозы могут сохраняться до десяти лет.
Наиболее пагубное влияние изомеры ДДТ и ГХЦГ оказывают на самцов, нарушая сперматогенез и вызывая патологические изменения и новообразования. ГХЦГ преодолевает плацентарный барьер и приводит к спонтанным абортам и мертворождению, а пороки развития плодов отмечены в 17 раз чаще, чем в контрольной группе!
Часто ДДТ, ГХЦГ и их производные обнаруживают в грудном молоке. Но в жировых тканях концентрация ГХЦГ в сотни раз больше – до 781 мкг/кг. От воздействия этих ксенобиотиков отмечено многократное снижение численности многих видов птиц и водных млекопитающих.
Из применённого ДДТ за последние 50 лет только третья часть разрушилась, остальное количество продолжало мигрировать по пищевым цепям (А.С. Кашин «Антропогенно-экологические органопатологии молодняка животных, профилактика и терапия», 2002).
Порядка 80% (более 4000 тонн) устаревших и запрещённых пестицидов всего арктического региона в начале 2000-х годов находилось в Алтайском крае. Зачастую они хранились ненадлежащим образом. Об этих ядах вспомнили в 2005 году, когда представители Союза арктических стран (Дании, Норвегии, Швеции и Канады) забили тревогу, обнаружив в арктических рыбах следы пестицидов. Эти страны инициировали проект АКАП (Экологически обоснованное управление запасами устаревших пестицидов на территории России).
За 2006–2007 годы из Алтайского края в Томскую область на склады временного хранения вывезено 1700 тонн ядохимикатов. Только в 2008 году на перезатаривание 1000 тонн пестицидов в 19 районах затратили 7,9 миллионов рублей. По сведениям Управления Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Алтайскому краю и Республике Алтай, на 1 декабря 2010 года в двух регионах выявлено 5069,3 тонн непригодных к использованию агрохимикатов и пестицидов. (Согласно исследованиям ФГБУ «Центральная научно-производ¬ственная ветеринарная радиологическая лаборатория» за 2011 год, ситуация с оставшимися захоронениями была под контролем и не вызывала опасений специалистов. – Прим.).
В Алтайском крае наибольшие объёмы пестицидов применяли в Алейском, Бийском, Косихинском, Первомайском, Рубцовском, Целинном, Топчихинском и Шипуновском районах. Среди применявшихся доминировал ГХЦГ (за 1977–2000 гг. – 237 986 тонн).
Наряду с пестицидами опасны радионуклиды. Особенность Алтайского края – в его близости к Семипалатинскому ядерному полигону. Радиоактивные осадки от некоторых взрывов выпали в крае, Республике Алтай и Кемеровской области. Кроме того, большую часть года территория края находится под воздействием ветров со стороны полигона.
К концу 1980-х годов к продолжавшемуся росту онкологических заболеваний добавились значительное ухудшение здоровья женщин, учащение самопроизвольных абортов, рост детской заболеваемости, смертности и патологии новорождённых и т. д. Состояние здоровья новорождённых в третьем поколении, родившихся от родителей, живущих в зонах воздействия радиации, по многим параметрам хуже, чем в группе контроля (Н.В. Васильев, И.И. Мальцев, В.В. Коваленко и др. «Медико-социальные последствия ядерных катастроф», 1999).
По-видимому, такая же неблагоприятная обстановка складывается и среди диких животных. Так, в зоне отчуждения Чернобыльской атомной электростанции среди охотничьих зверей волк занимает первое место по накоплению радионуклидов. Радионуклиды наряду с тяжёлыми металлами и диоксинами составляют приоритетные токсиканты антропогенных болезней молодняка сельскохозяйственных животных, приводят к эмбриональной смертности, задержке развития плода и т.д. (А.С. Кашин «Антропогенно-экологические органопатологии молодняка животных, профилактика и терапия», 2002).
Тяжёлые металлы считаются важнейшими антропогенными загрязнителями природной среды и составляют 70–95% от общего количества экотоксикантов (А.Л. Иванов «Проблемы техногенеза в земледелии РФ и системы мероприятий по реабилитации техногенно-нарушенных территорий», 2003).
В окружающей среде доминируют в качестве ядовитых металлов свинец, кадмий и ртуть (Д. Гейнрих, М. Гергт «Экология», 2003).

Вид-монитор
Считается, что виды – биомониторы загрязнения природной среды накапливают в организмах токсиканты и отражают тенденции изменений последних во времени и пространстве, а биоиндикаторы – организмы или сообщества, легко соотносимые с определёнными факторами природной среды и отражающие их состояние (Д.А. Криволуцкий, В.З. Мартюшов, И.А. Рябцев «Воздей¬ствие радиоактивного загрязнения на животный мир в районе Чернобыльской АЭС в первый год после аварии», 1983).
В токсикологии выбор видов-индикаторов для характеристики состояния биоценоза всё ещё сложная проблема. Как и человек, волк занимает вершину трофической (пищевой) цепи, поэтому он наиболее интересен. По содержанию токсикантов в организмах волков можно судить о наличии загрязняющих веществ в экосистемах.
Волк как биоиндикатор и вид-монитор соответствует 17 показателям, рекомендованным российскими и зарубежными специалистами. Наиболее важные из них: достаточная биомасса; широко распространён в Голарктике (биогеографический регион, охватывающий большую часть Северного полушария); экологически пластичен; способен накапливать токсиканты во всём теле; имеет коммерческое и экономическое значение; его добывают круглый год, и за добытых выплачивают премии; черепа и шкуры волков – ценный охотничий трофей, и собирать биопробы от отходов и самих животных легко; период жизни волка достаточно продолжителен.
Но, главное, что это территориальные животные, и их семьям свойственно из года в год придерживаться одних и тех же участков. Семейные пары обычно успешно охраняют и защищают от других волков свои угодья.
В настоящее время волк сохранился преимущественно в обширных лесных и горно-таёжных ландшафтах, т.е. в менее трансформированных хозяйственной деятельностью человека биотопах и, как правило, непосредственно не загрязнённых пестицидами и тяжёлыми металлами. Следовательно, в большинстве случаев современные местообитания волка можно рассматривать как наиболее чистые фоновые территории. Другим хищным млекопитающим оседлость не свойственна.
Важно, что волки отнесены к животным, добыча которых разрешена всеми способами круглый год. И более того, во многих областях, краях и республиках за добытых волков и волчат выплачиваются премии при предъявлении добытчиком шкуры этого зверя, поиски логовищ для изъятия волчат охотники ведут интенсивно, а поэтому получение информации о плодовитости волчиц не сопряжено с существенными дополнительными затратами.
В заповедниках и в местах, где истребление волка нежелательно, сбор волосяного (шёрстного) покрова от живых взрослых волков и волчат без их добычи можно проводить в период деторождения – логовищный период их жизни (апрель – август). В начале этого времени матёрые волчицы активно линяют, и их волосы разбросаны и развешаны на кустах в районе логова. Волосы матёрого самца также нетрудно собрать, зная, что его лёжки располагаются поблизости от логова, а уточнение пола зверя можно провести по общеизвестным отличиям следов жизнедеятельности самцов и самок.

Результаты исследований
В 1970-е годы на содержания хлорорганических пестицидов обследовано более 500 животных семи видов, в том числе в Якутии, Алтайском крае и Смоленской области (А.Я. Бондарев, А.В. Денисова, А.А. Кищинский, Н.И. Ряженов «Хлорорганические пестициды в тканях некоторых диких животных», 1976).
В Алтайском крае и Республике Алтай исследовали волков из животноводческих и неживотноводческих районов. Содержание хлорорганических пестицидов в организме волков, обитавших в животноводческих районах, оказалось существенно выше, чем в лесной зоне.
У волков из высокогорного животноводческого Кош-Агачского района (Юго-Восточный Алтай) ГХЦГ обнаружен на уровне 0,05 мг/кг. Концентрации ДДТ и его метаболитов значительно выше в тканях мозга (до 1,4 мг/кг). Сравнительно высоки они также в лёгочных и других тканях при большей частоте обнаружения в пробах тканей взрослых зверей и волчат. ГХЦГ обнаружен почти во всех пробах тканей волков этого неземледельческого района.
В неживотноводческих районах края волк обитал, как правило, в их лесной части. Там ДДТ и ДДД в большинстве проб не обнаружены, а ГХЦГ отмечен лишь в виде его следов, при концентрациях менее 0,002 мг/кг.
В 2006 году возобновили аналогичные обследования волков. За 30 лет размещение волка существенно изменилось. Он истреблён в открытых и лесостепных местообитаниях. Поэтому пробы собраны от волков в лесах Ельцовского, Чарышского и Угловского районов.
Через 30 лет отмечено многократное увеличение загрязнения организма волков пестицидами. ДДТ и его метаболиты ныне встречены во многих органах и тканях взрослых волков и щенков: печени, почках, лёгких, а у волчат и в кориуме. Содержание ГХЦГ и его производных также стало обычным во всех органах и тканях волков.
У волчат средние концентрации хлорорганических пестицидов значительно больше, чем у взрослых. С молоком матери происходит интоксикация молодняка животных, а это способствует в дальнейшем нарушению их репродуктивных способностей и увеличению гибели.
Тяжёлыми металлами наиболее насыщены волос и печень волчат, а наибольшая концентрация стронция – в костной ткани.
Исследования показали, что спустя десятки лет после прекращения применения ДДТ и ГХЦГ происходит их энтропия в фоновые экосистемы, где их прежде не обнаруживали и не использовали, наблюдается многократное нарастание концентрации этих ядохимикатов в организмах волков и других животных.
Прогнозы на исключение ГХЦГ из трофических цепей не оправдались, как и ДДТ, он стал встречаться повсюду. Поэтому целесообразно продолжать выполнение требования СанПиНа – проводить обследования компонентов биоты на наличие ДДТ и ГХЦГ и других хлорорганических токсикантов.
Тяжёлые металлы накапливаются преимущественно в волосе (шерсти), в первую очередь это цинк, свинец, мышь¬як и ртуть.
Чтобы без отстрела волка собирать пробы, рассчитана и предложена зависимость распределения токсикантов в органах и тканях волка в сравнении с волосом и возрастом животных.
Отметим, что эту ранжировку следует рассматривать как предварительную. Кроме того, у волчат исследованы не все органы и ткани, а лишь печень, кожа, шерсть (волос), мозг, мышцы и кость, жировых тканей было недостаточно.
Была оценена возможность использования костей черепа волка в мониторинге токсикантов. Охотники коллекционируют черепа волков в качестве сувенира на память об удачной охоте или для участия с ними в выставках охотничьих трофеев. Некоторое количество черепов хранится у охотников и в музеях. Поэтому есть возможность отследить изменения накопления поллютантов в костях черепа за длительный период. Нами прослежены изменения концентрации токсикантов в костных тканях черепов за период в 30 лет.
Было исследовано изменение концентрации токсикантов в костных тканях черепов волка по Юго-Западной Кулунде. Сопоставление результатов за 1980-е и ¬2010-е показало, что в костных тканях увеличилась концентрация кадмия и свинца, при снижении концентрации стронция–90, что, вероятно, обусловлено завершением его полураспада после взрывов ядерных устройств.
По динамике концентрации стронция в коллекциях черепов можно отследить периоды наибольшего его выброса при испытаниях ядерного оружия на полигонах и при авариях на АЭС, так как не вся информация по ним общедоступна. Концентрации ГХЦГ и ДДТ в костях волков в 2010-е годы многократно превышают показатели периода 1970-х (в сравнении с их мягкими тканями).
В качестве ответной реакции волка на загрязнения экосистем поллютантами использовали показатель плодовитости волчиц. Средняя их плодовитость в 1955-1984 гг. составляла 7,34 ± 0,14 щенка, а в 2000-х гг. уменьшилась до 5,97 ± 0,39 щенка, что можно объяснить негативным воздействием загрязнения экосистем различными токсикантами.