Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Фізіолого-біохімічний статус корів при забрудненні довкілля важкими металами та способи зниження їх надлишку в організмі

Фізіолого-біохімічний статус корів при забрудненні довкілля важкими металами та способи зниження їх надлишку в організмі

Дослідження рівня рухомих йонів важких металів в орному шарі ґрунту локальної зони техногенного навантаження та закономірностей нагромадження токсикантів різними кормовими культурами. Вплив важких металів на продуктивність та репродуктивні функції корів.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 27.07.2014
Размер файла 115,9 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЬВІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ВЕТЕРИНАРНОЇ МЕДИЦИНИ ІМЕНІ С.З.ҐЖИЦЬКОГО

УДК 615.9:636.084:619:612.015

ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНИЙ СТАТУС КОРІВ ПРИ ЗАБРУДНЕННІ ДОВКІЛЛЯ ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ ТА СПОСОБИ ЗНИЖЕННЯ ЇХ

НАДЛИШКУ В ОРГАНІЗМІ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

03.00.16 - екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

БУЦЯК ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ

ЛЬВІВ 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівській національній академії ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького Міністерства аграрної політики України.

Науковий консультант: доктор біологічних наук, професор, академік УААН, заслужений діяч науки і техніки України Кравців Роман Йосипович, Львівська національна академія ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького, завідувач кафедри ветеринарно-санітарної і радіологічної експертизи, ректор.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Параняк Роман Петрович, Львівська національна академія ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького, професор кафедри органічної та неорганічної хімії;

доктор сільськогосподарських наук, професор, академік УААН Богданов Григорій Олександрович, заступник академіка-секретаря відділення зотехнії Української академії аграрних наук;

доктор біологічних наук, професор Сологуб Леонід Ілліч, Інститут біології тварин УААН, завідувач лабораторії обміну речовин

Провідна установа: Білоцерківський державний аграрний університет

Захист дисертації відбудеться “9” червня 2004 р. о14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.826.01 у Львівській національній академії ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького за адресою: 79010, м. Львів -10, вул. Пекарська, 50, аудиторія № 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького за адресою: 79010, м. Львів-10, вул. Пекарська, 50.

Автореферат розісланий “ 7 ” травня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук, доцент П.І.Головач

Загальна характеристика

Актуальність теми. Сучасний стан сільськогосподарського виробництва перебуває в умовах зростання техногенного навантаження. Антропогенна діяльність супроводжується розсіюванням значної кількості хімічних елементів, залучених до міграційного процесу. Особлива роль серед них належить важким металам, які є високотоксичні і можуть впливати на живі організми навіть у малих концентраціях. Досить гостро ця проблема постає у промислово розвинутих регіонах, де розташовані великі індустріальні підприємства, зосереджені чисельні автотранспортні засоби. У таких районах формуються біогеохімічні провінції з підвищеним вмістом важких металів у ґрунті, воді та рослинах. Наявність важких металів у воді, ґрунті та рослинах не тільки знижує біологічну цінність кормів, а й призводить до поступового нагромадження токсичних сполук у тканинах організму тварин, що є причиною гострих і хронічних інтоксикацій.

В умовах посиленого техногенного навантаження на довкілля одним з пріоритетних напрямків є моніторинг важких металів у трофічному ланцюгу: ґрунт - рослина - корм - тварина - продукція - людина. Вивченню наукових і практичних проблем, пов'язаних із моніторингом важких металів у трофічних ланцюгах присвячені роботи ряду провідних вчених і практиків: Мазуркевич А.Й. (1997); Криштофорова Б.В. та ін. (1997); Добровольський В.В. (1999); Кравців Р.Й. (2000, 2001, 2002); Трахтенберг І.М. (2000, 2002); Глазко Т.Т. (2001); Гудков І.М (2001); Розпутній О.І. (2001); Герасименко Г.В (2002); Засєкін Д.А. (2002); Пелехатий М.С. (2002); Сердюк А.М. (2002); Савченко Ю.І. та ін. (2002); Царик Й.В. (2002); Тарасюк С.І. (2002); Сологуб Л.І та ін. (2002).

Розробка науково-практичних основ ведення молочного скотарства у зонах техногенного забруднення відноситься до актуальних проблем сучасної екології і тваринництва. Це зумовлено, насамперед, високим вмістом важких металів у кормах, вирощуваних у зонах техногенного забруднення, згодовування яких призводить до порушення обміну речовин у організмі тварин. Зумовлена важкими металами складна, а в ряді регіонів і катастрофічна екологічна ситуація вимагає профілактичних заходів, спрямованих на попередження надходження важких металів до організму тварин та людей. З огляду на це, сьогодні значна увага приділяється природним адсорбентам. До таких речовин належать цеоліти, які володіють адсорбуючими, йонообмінними, каталітичними та іншими властивостями (Калачнюк Г.І. та ін., 1997, 2000; Кравців Р.Й. та ін., 1997, 2001, 2002, 2003; Високос М.П., 1998; Калінін О.О., 1999; Мельничук Д.О., 2000; Богданов Г.О. та ін., 2001, 2002). Однак для адекватного використання цих адсорбентів у тваринництві потрібне детальне вивчення їх адсорбційної селективності у відношенні до конкретних умов та токсикантів.

У зв'язку з цим, наукову та практичну актуальність становить дослідження вмісту важких металів у ґрунті, рослинах, вирощених в окремих біогеоценозах, та вивчення їх впливу на обмін речовин в організмі дійних корів. Доцільність таких досліджень обумовлена необхідністю корекції кругообігу важких металів в довкіллі та зменшенні екологічного напруження в окремих ланках трофічного ланцюга, з метою посилення інтенсивності процесів трансформації компонентів корму у тваринницьку продукцію.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є частиною наукових досліджень теми “Вивчення механізмів регуляції обміну речовин у великої рогатої худоби при різних функціональних станах організму” (№ державної реєстрації 0102V001329), що виконувалась співробітниками кафедри біохімії і біотехнології та розділу “Вивчення впливу БАР на обмін речовин, продуктивність, якість і біологічну цінність продукції ВРХ” (№ 0101110219) теми “Екологічний моніторинг біологічно активних речовин в природі і продуктах тваринництва та розробка методів корекції з метою підвищення продуктивності тварин і поліпшення якості їх продукції” (№ державної реєстрації 0102V001331), яка виконувалась співробітниками кафедри ветеринарно-санітарної і радіологічної експертизи Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З.Ґжицького протягом 1998-2003 років.

Мета і задачі дослідження. Дослідити деякі окремі та прикладні аспекти моніторингу важких металів (Cd2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+) у системі трофічного ланцюга: ґрунт - рослина - корм - тварина - продукція за умов локального техногенного навантаження. Вивчити особливості нагромадження важких металів у ґрунті, надходження їх у вегетативну частину рослин, нагромадження токсичних елементів органами і тканинами корів, а також їх вплив на фізіологічні показники та продуктивність тварин. Вивчити і розробити оптимальні дози використання природних сорбентів у раціоні годівлі з метою зниження рівня важких металів у органах і тканинах корів та одержання екологічно чистої продукції.

Для досягнення мети було визначено такі завдання:

- дослідити рівень рухомих йонів важких металів (Cd2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+) в орному шарі ґрунту локальної зони техногенного навантаження та закономірності нагромадження токсикантів різними кормовими культурами;

- провести моніторинг важких металів у системі ґрунт - рослина та дослідити ефективність використання різних меліорантів органічної та неорганічної природи на процеси кумуляції важких металів рослинами;

- вивчити вплив цеоліту на динаміку кумуляції важких металів рослинами в локальній зоні антропогенного забруднення та в експериментальних умовах;

- дослідити сумісну дію йонів важких металів (Cd2+; Pb2+; Zn2+) в дозах, які віддзеркалюють діапазон реальних техногенних навантажень;

- з'ясувати вплив важких металів на показники продуктивність та репродуктивні функції корів, які утримувались в умовах антропогенного забруднення;

- вивчити активність ферментів та коливання рівня метаболітів вуглеводного обміну у еритроцитах та тканинах корів за умов техногенного навантаження;

- дослідити вплив природних цеолітів на метаболізм вуглеводів, білків та мінеральний обмін в органах і тканинах корів, яких утримували в локальній зоні антропогенного забруднення;

- розробити науково-практичні рекомендації щодо попередження нагромадження солей важких металів зеленою масою кормових культур і способів підвищення продуктивності тварин та одержання екологічно чистої продукції тваринництва в умовах техногенного забруднення довкілля.

Об'єкт дослідження: вивчення закономірностей міграції важких металів у біологічному ланцюзі живлення, їх впливу на метаболічні процеси і продуктивність корів, дослідження ефективності природних силікатів у годівлі дійних корів та корів на відгодівлі, що утримувались в локальній зоні антропогенного навантаження з метою попередження надходження важких металів в організм корів. важкий метал ґрунт корова

Предмет дослідження: ґрунт, вода, корми, кормові добавки, кров, сеча, калові маси, молоко, органи та тканини корів, меліоранти органічної та неорганічної природи.

Методи дослідження: клінічні, ветеринарно-санітарні, зоотехнічні, біохімічні, аналітичні, спектрофотометричні. колориметричні, атомно-адсорбційні, біометричні та інші сучасні методи.

Наукова новизна одержаних результатів. Досліджено, що в результаті виробничої діяльності Миколаївського гірничо-цементного комбінату формується біогеохімічна провінція з підвищеним вмістом важких металів (Cd2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+) у ґрунті, воді та рослинах. Вперше теоретично обґрунтовано та експериментально доведено, що використання меліорантів попереджує нагромадження рухомих форм важких металів (Cd2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+) зеленою масою кормових культур. Встановлено взаємовплив окремих важких металів на процеси акумуляції їх рослинами. Сумісний вплив йонів Cd2+і Pb2+ підвищує концентрацію кадмію вегетативною частиною кукурудзи, а йони Zn2+, навпаки, знижують її. Надлишковий рівень важких металів у кормовому раціоні негативно впливає на фізіолого-біохімічні та метаболічні процеси в організмі тварин, а також на молочну продуктивність та якість одержаної продукції. Вперше проведені системні дослідження динаміки активності окремих ферментів вуглеводного обміну у еритроцитах та тканинах корів в умовах антропогенного забруднення довкілля. Встановлено, що за даних умов інгібується активність досліджуваних ферментів як гліколізу, так і пентозофосфатного шляху (ПФШ) перетворення вуглеводів.

Теоретично обґрунтовано та експериментально встановлено оптимальні дози цеоліту, який максимально забезпечує адсорбцію та зв'язування важких металів у шлунково-кишковому тракті, що позитивно впливає на метаболічні процеси в рубці і дозволяє в повній мірі та цілеспрямовано впливати на обмін речовин в організмі. Використання цеоліту відновлює активність окремих ферментних систем білкового, ліпідного та вуглеводного обмінів, що забезпечує підвищення молочної та м'ясної продуктивності.

Наукова новизна захищена двома Деклараційними патентами України.

Практичне значення одержаних результатів. У результаті проведених досліджень, у зоні дії Миколаївського гірничо-цементного комбінату, нами встановлено підвищені рівні важких металів (Cd2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+) у ґрунтах, воді та кормах, концентрація яких перевищує максимально допустимі рівні (МДР), що вказує на необхідність проведення постійного ветеринарно-санітарного та гігієнічного контролю за їх вмістом у продукції тваринництва і розробці профілактичних заходів щодо зменшення надходження йонів важких металів у трофічний ланцюг. Дослідження ґрунтів показали необхідність запровадження меліоративних заходів, які не спричинюють докорінних змін у традиційних технологіях вирощування сільськогосподарських культур, забезпечують підвищення їхньої родючості та зменшують забруднення кормів важкими металами. До таких меліорантів відноситься білий цеоліт, внесення якого в ґрунт під зяблеву оранку в дозі 20 т/га, обмежує міграцію токсичних йонів, переводячи їх у зв'язані та менш доступні для рослин форми.

Використання цеолітового борошна дрібного помелу в дозі 30 г на 1 к.од. у раціоні годівлі корів протягом лактації дозволяє зменшити рівень кадмію, свинцю та ртуті до концентрацій, що не перевищують МДР при стабілізації показників фізіолого-біохімічного статусу організму. Для корів на відгодівлі слід використовувати цеолітове борошно в дозі 20 г на 1 к.од., що позитивно впливає на зниження вмісту важких металів у органах та тканинах, в результаті чого рівень їх у м'язовій тканині та субпродуктах не перевищував межі МДР. На основі вивчення особливостей окремих ферментних систем гліколізу та ПФШ перетворення вуглеводів у еритроцитах та тканинах корів виявлено механізми підтримки гомеостазу і розроблено обґрунтування необхідності його корекції екзогенними сорбентами у вигляді кормової добавки.

Особистий внесок здобувача. Лабораторні та виробничі дослідження виконані дисертантом особисто або за його безпосередньої участі. Аналіз одержаних результатів, формування висновків і пропозицій проведено автором спільно з науковим консультантом. Із спільних з іншими співавторами експериментальних досліджень і публікацій дисертант використав, за згодою із співавторами, лише свою частину результатів досліджень.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на міжнародній науковій конференції “С.З.Ґжицький і сучасна аграрна наука” присвяченій 100-річчю від народження Степана Ґжицького (Львів, 2000); Міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні проблеми розвитку сучасної зооветеринарної науки”, присвяченій 120-річчю від часу заснування ветеринарної школи у Львові (Львів, 2002); Міжнародній науково-практичній конференції “Тваринництво України: селекція, технологія, ветеринарна безпека, економіка, виробництво екологічно чистих продуктів” (Суми, 2002); Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (Львів, 2002, 2003); Міжнародних науково-практичних семінарах “Перспективність екологічних (органічних) технологій виробництва продукції землеробства і тваринництва для аграрних підприємств західного регіону України” (Львів, 2002, 2003); Міжнародній науковій конференції “Актуальні проблеми розвитку тваринництва” (Львів, 2003).

Публікації: за темою дисертаційної роботи опубліковано 30 друкованих робіт, які представленні 26 науковими статтями, 1 посібником, 2 патентами і 1 методичними рекомендаціями.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, загальної методики та основних методів досліджень, результатів дослідження та їх обговорення, висновків та пропозицій виробництву, списку використаної літератури. Робота викладена на 344 сторінках комп'ютерного тексту, містить 61 таблицю та 29 рисунків. Список літератури складає 693 найменування, з них зарубіжних авторів - 184.

Основні напрямки досліджень

Загальна методика виконання роботи

Дослідження за темою дисертаційної роботи проведено впродовж 1998-2003 років у ТзОВ “Зубра” Миколаївського району Львівської області, де утримувалась велика рогата худоба та вирощувались кормові культури для годівлі тварин. Сільськогосподарські угіддя безпосередньо прилягають до території Миколаївського гірничо-цементного комбінату, який є потужним джерелом викидів у атмосферу токсикантів (цементний і клінкерний пил коливається в межах 1,68-3,10 мг/м3). Радіус забруднення, що перевищує ГДК становить понад 15 км. Контролем служили земельні угіддя та тварини, які експлуатувалися в ТзОВ “Зоря” К-Бузького району Львівської області. Дане господарство відноситься до умовно чистої зони, воно розташоване на віддалі 45 км від основних джерел забруднення.

У науково-господарських дослідженнях нами проводився моніторинг важких металів у системі ґрунт - рослина - корм - тварина - продукція. У зв'язку з цим, на першому етапі дисертаційної роботи об'єктом досліджень були середні зразки води, ґрунтів, кормових культур, калових мас, сечі, молока, тканин та органів (печінки, нирок, серця, легенів, селезінки, м'язів, крові, кісток) корів, у яких визначали вміст важких металів: Cd2+, Pb2+, Hg2+ та Zn2+ методом атомно-адсорбційної спектрофотометрії. Середні зразки ґрунту відбирали відповідно до вимог, викладених у ГОСТах 17.4.3.01.83 і 17.4.4.12.84. Зразки кормів відбирали згідно з методичними розробками. Для визначення кількості важких металів у молоці, сечі, калі, тканинах та органах користувались методом Болотика. Водневий показник (рН) ґрунту визначали методом Аринушкіна. На другому етапі досліджень були змодельовані забруднення ґрунтів солями важких металів, що віддзеркалювали діапазон реальних навантажень. Забруднення рослин імітували шляхом систематичного обприскування розчином суміші солей Cd2+, Pb2+ та Zn2+ у розрахунку, що відповідало забрудненню ґрунту 2 і 3 ГДК. Вплив йонів важких металів на ростові функції рослин досліджували за загальноприйнятим тестом схожості, проростання та росту насіння.

Метою окремого досліду було вивчити вплив меліорантів на акумулювання важких металів рослинами. На площі, де вирощувалась кукурудза на силос, було виділено 5 дослідних ділянок по 0,1 га кожна, одна - контрольна, чотири - дослідних. У ґрунт дослідних ділянок відповідно вносили цеоліт, біогумус, вапняк та сидерати ( відповідно по 20 т/га кожного). З метою дослідження оптимальної дози цеоліту, проводили аналогічний попередньому експеримент, де у дослідні ділянки ґрунту вносили цеоліт у кількості 10; 15; 20; 25 і 30 т/га.

Одночасно виконували дослід на 3-ох групах клінічно здорових щодо інфекційних та інвазійних хвороб корів-аналогів чорно-рябої породи 3-8-річного віку. Залежно від напрямку досліджень формували групи по 3-86 голів (молочної та м'ясної продуктивності - 25, репродуктивних функцій корів - 86, фізіолого-біохімічні показники - 5 та якісні показники продуктів забою - 3 голови). Дослідні тварини утримувались у стандартних приміщеннях і одержували типові раціони, які забезпечували їх потребу в основних елементах живлення. Годували корів тричі на день протягом усього періоду досліду. У структурі згодовуваних кормів, за умов стійлового утримання, концентровані корми займали 23,4%; грубі 22,2% (у тому числі сіно - 18,5%) та соковиті - 54,4% від загального об'єму раціону. Дослідним групам корів додатково до основного раціону згодовували цеолітове борошно (дійним коровам - першої, другої і третьої груп відповідно 20, 30 і 40 г на 1 к.од., корови на відгодівлі першої і другої дослідних груп - 20 і 30 г на 1 к.од). Застосування цеолітового борошна для тваринництва (ТУУ 20432977 001-95) затверджено Мінсільгоспом України від 15 березня 1995 за № 15-14/4. Зрівнювальний період тривав 60 днів, а дослідний, залежно від напрямку досліджень - 120, 180, 305 і 365 днів.

Зоотехнічний аналіз основних показників продуктивності корів проводили за загальновизнаними методами. Щоб попередити аліментарні зміни концентрації метаболітів крові, проби для біохімічних досліджень забирали зранку до годівлі тварин. Кров для аналізів забирали із яремної вени у скляні пробірки з насиченим розчином оксалату калію як антикоагулянту. Сироватку крові, еритроцити та гомогенати тканин одержували загальновідомими методами. Вміст рубця брали ротостравохідним зондом через три години після ранкової годівлі. У рідині рубця визначали рН, целюлозолітичну активність, кількість інфузорій. Кислотно-основні показники крові досліджували на мікроаналізаторі газів фірми “Rodelkis”.

Гематологічні дослідження проводили за наступними показниками: кількість еритроцитів та лейкоцитів за загальноприйнятою методикою підрахунку в камері Горяєва; вміст гемоглобіну визначали методом Меньшикова. У сироватці крові вміст загального білка визначали з використанням набору Simko Ltd - біуретовим методом, залишковий азот методом К'єльдаля, вміст жиру в м'язовій тканині за Сокслетом. Кількість вільних амінокислот досліджували на амінокислотному аналізаторі НД - 1200 Е, рівень оксипроліну в біологічних рідинах за методом М.Ф.Запорожця та В.О.Солдатенка, сечовину та ЛЖК (летких жирних кислот) загальноприйнятими методами за допомогою наборів фірми Lаchema. Активність АсАТ та АлАТ визначали методом Райтмана-Френкеля, активність церулоплазміну методом Houskin, лужну фосфатазу за методом Боданського та кальцій комплексометричним методом.

У нейтралізованих екстрактах досліджували: глікоген, суму цукрів, глюкозу, фруктозу, пентози, седогептулозу та їх фосфорильовані сполуки за Головацьким, лактат, піруват за Бергмєером, неорганічний фосфат за Фіске і Суббароу. Частину екстрактів використовували для дослідження ферментів вуглеводного обміну: глюкозофосфатізомерази (ГФІ) за Хохорстом, фосфофруктокінази (ФФК) за Лаузером в модифікації Косаки Юеда, лактатдегідрогенази (ЛДГ) за Гавчом, глюко-6-фосфатдегідрогенази (Г-6-ФДГ) Корнбергом і Хоррекером, альдолази за Брунсом, 6-фосфоглюконатдегідрогенази (6-ФГДГ) за Хоррекером і Смірніотісом, трансальдолази та транскетолази за Діше і Деві. АТФ-азну активність досліджували за приростом неорганічного фосфору. У крові, молоці та сечі досліджували концентрацію кетонових тіл методом К'єльдаля. Білок визначали за Лоурі.

У наступних дослідах з метою вивчення закономірностей міграції важких металів у органах і тканинах було проведено контрольний забій тварин. Ветеринарно-санітарну експертизу туш і внутрішніх органів та фізико-хімічні показники м'язової тканини проводили згідно затверджених Правил ветеринарного огляду забійних тварин і ветеринарно-санітарної експертизи м'яса і м'ясопродуктів.

Метою заключного етапу дисертаційної роботи було вивчення корекції цеолітом вмісту важких металів в органах та тканинах і вплив його на метаболічні процеси у крові та тканинах корів, які експлуатувалися за умов підвищеного антропогенного навантаження. Одержані результати обробляли статистично.

Результати досліджень та їх аналіз

Вплив важких металів на функціонування біоценозів ґрунту

Високий рівень важких металів зареєстрований в обстежених нами ґрунтах ТзОВ “Зубра” та присадибних ділянках населених пунктів с. Розвадів, Устя та Дроговиж Миколаївського району. Рухомі форми важких металів (цинку, свинцю, кадмію та ртуті) значно перевищували гранично допустиму концентрацію (ГДК). Слід зауважити, що вміст важких металів у досліджуваних зразках ґрунтів зменшується із збільшенням віддалі від джерела техногенного забруднення, тобто проходить міграція важких металів відповідно до закономірностей розповсюдження їх в горизонтальному напрямку. Дослідження кислотно-основних умов (рН) ґрунтів вказує на порушення кислотно-лужної рівноваги. Із підвищенням кислотності ґрунтів зростає кількість йонів важких металів, доступних для рослин.

Таблиця 1

Вміст важких металів в ґрунтах залежно від віддалі джерела забруднення (мг/кг сухого ґрунту, М ± m, n = 6)

Віддаль

Zn

Pb

Cd

Hg

До 2 км

45,67±1,76*

17,18±1,99*

0,66±0,08*

5,91±0,62*

До 4 км

31,22±2,04*

15,70±1,31*

0,66±0,11*

6,23±0,40*

До 6 км

35,34±2,55*

13,40±0,94*

0,58±0,02*

5,77±0,58*

До 8 км

29,84±1,54*

13,6±1,35*

0,42±0,02*

4,55±0,36*

До 10 км

25,04±1,22

8,75±1,23

0,31±0,05*

3,31±0,38*

ГДК

23,0

6,0

0,1

2,1

*- р ? 0,05 порівняно з даними ГДК (Бердій Я.І. та ін., 1999).

Найвищі концентрації металів-токсикантів у дослідних зразках ґрунту були зимою, а найнижчі влітку. Якщо концентрацію важких металів взимку взяти за 100%, то їх вміст восени, влітку та весною відповідно складає за цинком: 82,0; 75,9; 43.4%; за свинцем: 84,8; 73,5; 82,3%; за кадмієм: 90,0; 67,1; 88,5% та за ртуттю: 86,4; 73,9; 88.3%. Дослідженнями токсичного впливу важких металів у системі ґрунт - рослина встановлено, що забруднені ґрунти важкими металами (Cd2+, Pb2+, Hg2+ та Zn2+) в концентраціях вище ГДК, спричинюють значну кумуляцію останніх у біомасу рослин. Рослини кормових культур відносяться до різних видів та родин і тому характеризуються різною толерантністю до підвищеного рівня йонів важких металів у ґрунті. Аналіз проб кормів на вміст важких металів свідчить, що вищі рослини володіють здатністю селективного поглинання або високою природною резистентністю до нагромадження окремих важких металів. Зелена маса конюшини та гичка цукрових буряків, на фоні досліджуваного типу ґрунту значно інтенсивніше, ніж інші важкі метали акумулюють кадмій, кукурудза - свинець. За концентрації свинцю в ґрунті 13 мг/кг менше всього металу нагромаджується зеленою масою бобових та злакових культур, а найбільше, що значно перевищує МДР, гичкою цукрових буряків (14,06 мг/кг), листками та стеблами кукурудзи (12,62 мг/кг).

Середній вміст свинцю у більшості досліджуваних зразків зеленої маси кормових культур коливався від 3,28 до 6,12 мг/кг. Злакові культури в період вегетації здатні максимально нагромаджувати цинк (76,42 мг/кг). Концентрація ртуті у дослідних зразках кормів, крім зеленої маси злакових та люцерни, перевищує МДР. Рухомі форми кадмію у кормових культурах коливаються у межах 0,29 - 0,82 мг/кг. Із усіх досліджуваних зразків кормів в умовах даного господарства зелена маса люцерни була найбільш стійкою культурою до нагромадження важких металів. За таких умов, техногенне забруднення зумовлює тиск на агроекосистему, проявляє прямий вплив на організм тварин і людей.

Техногенне забруднення довкілля призводить до негативних змін у біогеоценозах, що зумовлює утворення локальних біогеохімічних провінцій антропогенного походження. За таких умов актуальним є вивчення особливостей та механізмів сумісної дії поширених полютантів. У мікропольових дослідах, в яких змодельовані забруднення ґрунту йонами Cd2+, Pb2+ та Zn2+, встановлено, що акумулювання важких металів у вегетативну частину рослин значною мірою визначається антагоністичними і синергічними взаємодіями токсикантів. Вони можуть незалежно один від одного діяти на живі організми, а також вступати у різну взаємодію, яка визначає ступінь токсичного ефекту окремого елементу (табл. 2).

Таблиця 2

Акумуляція кадмію зеленою масою кукурудзи залежно від сумісної дії металів (мг/кг сухого корму, М m, n = 5)

Елементи

2ГДК

Коефіцієнт акумуляції

3ГДК

Коефіцієнт акумуляції

Cd

0,47 0,03

0,78

0,73 0,04

0,81

Cd+Pb

0,54 0,01*

0,90

0,83 0,06

0,92

Cd+Zn

0,37 0,02*

0,61

0,59 0,02*

0,66

Cd+Pb+Zn

0,48 0,04

0,80

0,74 0,04

0,82

*- р ? 0,05 порівняно з ґрунтами, які забрудненні лише йонами кадмію.

Дослідження фонового вмісту кадмію в експериментально забрудненому ґрунті показали, що найбільша кількість цього токсиканту виявилась у дослідних зразках зеленої маси кукурудзи, вирощеної на забруднених йонами Cd2+ та Pb2+ ґрунтах. Під впливом йонів свинцю концентрація кадмію у вегетативній частині рослин зросла на 14,8% (2 ГДК) та 13,6% (3 ГДК). Так, сумісна дія цинку та кадмію призводить до зниження синергічного та підвищення антагоністичного впливу. Концентрація йонів Cd2+ була вірогідно нижчою на 21,3% (2 ГДК) та 19,2% (3 ГДК) порівняно з контролем. Комплексна дія трьох важких металів (Pb2+, Cd2+ та Zn2+) проявляється у зниженні трансформації йонів Cd2+ зеленою масою кукурудзи на 11,2% (2 ГДК) та 10,9% (3 ГДК) порівняно з дослідним полем, яке було забруднено йонами Cd2+ та Pb2+.

Використання меліорантів на забруднених важкими металами ґрунтах

З метою максимального зменшення контамінації рослин важкими металами у забруднені ґрунти вносили різні меліоранти неорганічної та органічної природи. Використання меліорантів обмежує рухомість йонів важких металів, переводячи їх у зв'язані та менш доступні для рослин форми. За фонового рівня техногенного забруднення ґрунтів рухомими формами йонів Cd2+ (0,68 мг/кг); Pb2+ (9,08 мг/кг) та Zn2+ (50,12 мг/кг), що в 1,5-2,0 рази перевищували ГДК, всі застосовані меліоранти - цеоліт, біогумус, вапняк та сидерати сприяли зниженню концентрації Cd2+ (на 25,0 - 44,1%), Pb2+ (на 11,7 - 40,8%) та Zn2+ (на 12,5 - 41,0%) порівняно із зеленою масою кукурудзи, вирощеної на ґрунтах без внесення меліорантів.

Комплексна оцінка ефективності застосування меліорантів показала, що найбільш перспективним є цеоліт, використання якого зменшує концентрацію рухомих форм металів порівняно з контролем: Cd2+ - на 44,1%; Pb2+ - на 40,8%; Zn2+ - на 34,1%. Найменш ефективними в наших умовах були сидерати, використання яких зменшило концентрацію рухомих форм йонів Cd2+, Pb2+ та Zn2+ відповідно на 25,0; 19,6 та 12,5%. Поряд з цим, слід відмітити, що сидерати на 7,9% попереджують нагромадження йонів свинцю вегетативною частиною кукурудзи порівняно з рослинами, що виросли на ґрунтах, де як меліорант був використаний вапняк. Біогумус і вапняк займали проміжне місце між цеолітом і сидератами, використання яких зменшило нагромадження у стеблах кукурудзи йонів Cd2+, Pb2+ та Zn2+ відповідно на 39,7 і 30.0%; 21,0 і 11,7% та 41,0 і 22,9%.

Використання меліорантів попереджує надходження важких металів до продовольчої та фуражної сировини. Одні з них забезпечують оптимальне живлення рослин (біогумус, сидерати), покращуючи структуру ґрунту, що підвищує буферну здатність зв'язувати токсиканти, інші, завдяки своїм унікальним адсорбуючим та йонообмінним (цеоліти) і металопротекторним (вапняк) властивостям, не тільки розкислюють ґрунти, але також попереджують надходження важких металів до рослин за рахунок зниження конкурентної здатності важких металів у йонообмінній адсорбції на поверхні кореневої системи рослин. Під впливом цеоліту, концентрація йонів Pb2+ та Zn2+ у зеленій масі кукурудзи була в межах МДР. Однак, концентрація йонів Cd2+ перевищувала МДР відповідно на 26%.

Внесений білий цеоліт, в умовах імітованого забруднення 1 ГДК, сприяв зменшенню кількості йонів важких металів: Cd2+ - на 5%, Pb2+ - на 19% та Zn2+ - на 7,9%. Підвищення забруднення ґрунту до концентрації 2 ГДК і 3 ГДК суттєво не впливало на адсорбційні властивості білого цеоліту. Отже, білий цеоліт як меліорант сприяє зниженню концентрації йонів важких металів та підвищує здатність ґрунтів до природного самовідновлення. Слід відмітити, що у всіх експериментально забруднених ґрунтах, адсорбція йонів Pb2+ була найвищою.

В експериментально забруднених ґрунтах солями кадмію, свинцю і цинку (ГДК) відбувається пригнічення росту кореня та стебла в паростків у межах 38,42 - 42,56% відповідно до контролю. Суміш солей (2 та 3 ГДК) проявляла подальше посилення токсичного впливу, діапазон пригнічення росту рослин коливався в межах 43,48 - 44,20 та 46,80 - 52,40%. Внесений білий цеоліт як меліорант, підвищував активність росту кореня і стебла у всіх забруднених зразках ґрунту відповідно на: 18,16 - 21,30% (1 ГДК); 24,60 - 28,10% (2 ГДК) та 25,15 - 29,40% (3 ГДК). З підвищенням рівня забруднення ґрунту (3 ГДК), відновлення активності росту кореня та стебла під дією цеоліту, була на рівні 2 ГДК.

Використання білого цеоліту призводить до значного зниження кумуляції рухомих форм важких металів рослинами. Найбільш істотно кумуляція всіх токсичних інґредієнтів знижується при використанні білого цеоліту в кількості 20 т/га. Збільшення внесення у ґрунт білого цеоліту до 25 і 30 т/га суттєво не впливало на акумуляцію полютантів. Кількість кадмію, ртуті та цинку у вегетативній частині кукурудзи зменшились до рівня використання білого цеоліту в кількості 20 т/га, а вміст свинцю в стеблах кукурудзи, яку зібрали з ділянки, де вносили 30 т/га цеоліту, підвищився на 3,0%. Врожайність зеленої маси кукурудзи дослідних ділянок в середньому на 12,4-26,8% була вищою за врожайність контрольної ділянки.

Нагромадження важких металів організмом корів, що експлуатуються в локальній зоні техногенного забруднення

З наведених результатів досліджень видно, що корми є основним джерелом надходження важких металів у організм дійних корів (табл.3). За нашими даними з кормами надходить 99,03% від загальної кількості свинцю; 99,70% кадмію; 99,86% ртуті та 93,83% цинку. Відсоток надходження металів до організму тварин з питною водою був незначним.

Таблиця 3

Надходження важких металів до організму корів за дослідний період, мг на 1 тварину

Показники

Pb

Cd

Hg

Zn

Надійшло в організм всього, мг

8239,8

551,5

229,9

76755,4

в т.ч. з водою

79,9

1,6

0,4

130,3

з кормами

8159,9

549,9

229,5

76625,1

Порівнюючи сумарні кількості важких металів, що надходять із кормами і питною водою до тих, що виводяться з організму тварин з молоком, сечею та каловими масами, можна відзначити певні закономірності акумуляції цих елементів (табл. 4).

Таблиця 4

Виведення важких металів із організму корів за дослідний період 120 днів на фоні дії цеоліту (мг на 1 тварину, М m, n = 5)

Показники

Контрольна група

Дослідна група

Pb

Cd

Hg

Zn

Pb

Cd

Hg

Zn

Виведено

7836,286,2

482,618,3

221,39,4

66163,2248,3

8001,040,2*

512,3

10,3*

225,3

4,4

65549,1180,7*

в т.ч. з молоком

490,8 16,3

28,4 1,1

6,9

0,3

2315,5

23,6

216,0

12,3*

22,7

1,2*

3,7

0,2*

2649,1

24,8*

%

6,3

5,9

3,1

3,5

2,7

4,4

1,6

4.0

з сечею

971,7

40,2

54,6

2,8

62,8

3,2

3837,5

49,8

576,1

35,8*

35,2

3,6*

34,2

3,1*

2753,1

52,6*

%

12,4

11,3

28,4

5,8

7,2

6,9

15,2

4,2

з каловими масами

6373,792,3

399,616,8

151,69,7

60010,2212,7

7208,981,7*

454,4

9,6*

187,4

8,1*

60146,979,9*

%

81,3

82,8

68,5

90,7

90,1

88,7

83,2

91,8

Залишилось

403,7

21,4

68,9

4,2

8,3

0,5

10592,276,4

238,9

18,8*

39,2

6,5*

4,6

0,6

11206,3120,6*

% акумуляції

4,9

12,5

3,6

13,8

2,9

7,1

2,0

14,6

*- р ? 0,05 порівняно з показниками контрольної групи.

Так, за таких умов експерименту, найбільше затримуються в організмі йони Zn2+ та Cd2+ з коефіцієнтом акумуляціїї відповідно 13,8% та 12,5%, а йони Pb2+ та Hg2+ з коефіцієнтом трансформації 4,9% та 3,6%. Це дає підставу стверджувати, що в організмі корів акумуляція важких металів має певні закономірності. Найвищою міграційною і депонуючою активністю відзначається метал-біотик - цинк. Щодо кумуляції металів-токсикантів, то слід відзначити значну міграційну активність йонів Cd2+, коефіцієнт акумуляції якого перевищував у 2,6 рази йони Pb2+ та у 3,5 рази йони Hg2+ і був близьким до кумуляції йонів Zn2+.

Вплив важких металів на фізіолого-біохімічні показники крові корів

Високий вміст в кормовому раціоні дослідних корів рухомих форм кадмію, свинцю, ртуті та цинку, негативно впливає на гематологічні показники крові та метаболічні процеси в організмі корів, зокрема на білковий, вуглеводний і мінеральний обмін. Встановлено, що концентрація еритроцитів у першій дослідній групі корів була на 21,7% нижча від контрольних показників. Закономірно, що кількість гемоглобіну також знизилась на 25,0% і дорівнювала 76,8 г/л (обидва показники були нижчі за фізіологічні норми), рівень лейкоцитів, навпаки, у 1,76 рази перевищував контрольні показники і дорівнював 11,98 х 109/л, що відповідає верхній границі фізіологічної норми, проявляючи незначний лейкоцитоз (табл.5). Активність АТФ-ази в еритроцитах першої дослідної групи корів, які споживали корми з підвищеним вмістом важких металів, знизилась на 34,9%, що, очевидно, пов'язано із змінами концентрацій йонів Mg2+ та Са2+, які є активаторами даного ферменту.

Таблиця 5

Фізіолого-біохімічні показники крові корів (M ± m, n = 5)

Показники та одиниці виміру

Контроль

І дослідна

ІІ дослідна

Кількість еритроцитів, 1012/л

6,20 ± 0,24

4,86±0,22*

5,68 ± 0,14*

Кількість гемоглобіну, г/л

102,4±4,82

76,8±3,86*

90,6 ± 3,12*

Кількість лейкоцитів, 109/л

6,80 ± 0,22

11,98±0,54*

9,68 ±0,44*

Активність АТФ-ази, мкМ/мл/хв

0,063±0,005

0,041±0,003*

0,056±0,003

Церулоплазмін, мкмоль/л

0,810± 0,07

0,680±0,03*

0,770 ± 0,01*

Лужна фосфатаза, од. Боданського

3,14±0,19

1,98±0,11*

2,64 ± 0,15*

Са, ммоль/л

2,76 ± 0,14

2,14±0,12*

2,52 ± 0,14

Р, ммоль/л

1,48 ± 0,05

1,78±0,10*

1,56 ± 0,08

Відношення Са/Р

1,86

1,20

1,61

*- р ? 0,05 порівняно з контрольними показниками.

Зниження активності лужної фосфатази під впливом важких металів на 47,0% вказує на порушення процесів енергетичного забезпечення (розщеплення АТФ). Однак, за таких умов підвищення рівня неорганічного фосфату на 20,2% може відбуватися за рахунок інгібування процесів фосфоролізу, а також здатності окремих важких металів (свинцю) активувати кислу фосфатазу. Вміст загального кальцію у сироватці крові тварин першої дослідної групи на 22,5% був нижчим ніж у сироватці крові тварин контрольної групи, а його кількість (2,14 ммоль/л) була нижчою за показники фізіологічної норми. Водночас, слід зазначити, що у першій дослідній групі спостерігається зниження кальцій-фосфорного співвідношення.

Згодовування коровам другої дослідної групи цеолітового борошна у дозі 30 г на 1 к.од. попереджувало розвиток хронічної інтоксикації організму тварин важкими металами. Так, кількість еритроцитів і гемоглобіну збільшились відповідно на 16,9 та 17,9%, що було в межах фізіологічної норми, з одночасним зменшенням кількості лейкоцитів на 23,7%. Показники активності АТФ-ази, церулоплазміну та лужної фосфатази у тварин другої дослідної групи були вищими відповідно на 36,6; 13,2 та 33,3%, ніж у тварин першої дослідної групи. Вміст кальцію складав 2,52 ммоль/л і був вищим на 17,7%. Кальцій-фосфорне співвідношення (1,61) відповідало фізіологічній нормі.

У сироватці крові першої дослідної групи тварин, які завезені для експерименту з умовно екологічно чистої зони в зону антропогенного навантаження (табл.6), вміст загального білка знизився на 21,3% порівняно з контролем, з одночасним підвищенням на 19,4% рівня залишкового азоту, що вказує на порушення білоксинтезуючої функції печінки в результаті зниження активності відповідних ферментних систем.

Рівень вільних амінокислот у сироватці крові корів першої дослідної групи перевищує на 35,8% аналогічні показники контрольної групи тварин, що свідчить про посилений катаболізм білків, а підвищений рівень аргініну, аспарагінової та глютамінової амінокислот (відповідно на 61,6; 61,5 та 75,1%) вказує на стимуляцію уреогенезу. Амінокислоти здатні адсорбувати та зв'язувати важкі метали (особливо ті амінокислоти, які містять -SH; -SCH3 групи), попереджуючи надходження токсичних елементів до органів і тканин організму. Функціональні групи сірковмісних амінокислот захищають білкові молекули від ушкоджуючої окиснювальної модифікації.

Концентрація глікогенних амінокислот (аланін, гліцин, серин, треонін), які в процесі трансамінування можуть перетворюватися до пірувату, крім аланіну (рівень якого зменшився на 16,4%), відповідно зросла на 6,7; 79,5 та 24,6%, що сприяло збільшенню піровиноградної кислоти на 28,5%. Рівень інших вільних амінокислот у сироватці крові корів першої дослідної групи збільшувався неоднаково (від 6,7 до 32,1%). Найбільш суттєві зміни припадали на незамінні амінокислоти гістидин і триптофан, рівень яких зріс відповідно у 2,1 та 1,6 рази. Вільний гістидин і його похідні, завдяки наявності імідазольного ядра, є добрими комплексоутворювачами. Зв'язуючи йони важких металів, імідазольні похідні захищають функціональні групи ряду ферментів, які беруть участь у метаболічних процесах.

Поряд з цим, вміст молочної кислоти у першій дослідній групі зменшився на 39,8%, яке вказує на інгібування активності ЛДГ, що узгоджується з нашими попередніми даними. Високий рівень глюкози в крові першої дослідної групи, який перевищує на 63,2% відповідні показники контрольної групи корів, очевидно зріс за рахунок процесів глюконеогенезу - реакцій, зворотних гліколізу, а також за рахунок порушення процесів Na+-залежної транспортної системи, що зумовлює транспорт D-глюкози та інших метаболітів до клітин.

Активність АсАТ і АлАТ сироватки крові першої дослідної групи знизилась відповідно на 23,7 та 7,3%. Коефіцієнт де-Ретіса має тенденцію до зниження і дорівнює 1,71, що на 14,5% нижчий за показник контрольної групи.

Таблиця 6

Деякі біохімічні показники сироватки крові корів (M ± m, n=5)

Показники

Контрольна

І дослідна

ІІ дослідна

Загальний білок, г/л

78,6 ± 2,71

61,9 ± 1,73*

71,3 ± 1,64*

Залишковий азот, мг/л

524,6 ± 3,11

626,4 ± 9,81

546,2 ± 6,06*

Сечовина, ммоль/л

5,31 ± 2,08

11,1 ± 0,89*

7,48 ± 0,62*

Активність АсАТ, нкат

282,2±9,64

228,1 ± 6,60*

268,6 ± 5,90*

Активність АлАТ, нкат

144,1±5,51

133,4 ± 5,98

139,4 ± 5,18

Глюкоза, ммоль/л

1,28 ± 0,04

2,09 ± 0,10*

1,58 ± 0,06*

Піруват, ммоль/л

0,21 ± 0,02

0,27 ± 0,03

0,23 ± 0,02

Вільні амінокислоти, ммоль/л

3,12 0,05

4,24 0,11*

3,53 0,06*

Леткі жирні кислоти, мг/л

148,8 3,23

106,4 4,61*

127,9 3,08*

Лактат, ммоль/л

1,86 ± 0,07

1,33 ± 0,08*

1,67 ± 0,04*

* - р ? 0,05 порівняно з контрольними показниками; глюкозу, лактат і піруват визначали в цільній крові

Згодовування другій дослідній групі корів (тварини завезені із умовно екологічно чистої зони) цеолітового борошна у дозі 30 г на 1 к.од. позитивно впливає на білковий і вуглеводний обмін в організмі. Так, у сироватці крові тварин другої дослідної групи вміст загального білка зріс на 15,2%, рівень вільних амінокислот та сечовини зменшились відповідно на 16,8 та 48,3% до показників першої дослідної групи. Вміст незамінних амінокислот знизився на 13,1%, але був вищим за контроль на 10,8%. Вміст аланіну збільшився на 18,1% і був близьким до відповідних показників контрольної групи. Рівень глюкози і пірувату у крові корів другої дослідної групи знизився відповідно на 32,2 та 17,3%, а молочна кислота зросла на 25,5% порівняно з першою дослідною групою, що, напевно, свідчить про стимуляцію процесів гліколізу. Коефіцієнт де-Рітіса у другій дослідній групі зріс на 12,2%, однак був на 1,9% нижчим за контроль. Беручи до уваги дані про вміст білка, залишкового азоту, сечовини, вільних амінокислот, метаболітів вуглеводного обміну і про активності амінотрансфераз, а також враховуючи, що зміни даних параметрів вирівнювались у напрямку до меж фізіологічної норми, можна рахувати, що цеоліти виконують роль позитивного регулятора метаболізму азотистих сполук та вуглеводів, що узгоджується з даними подібних досліджень (Калачнюк Г.І, 1997).

Вміст альбумінів у сироватці крові корів першої і другої дослідної груп, яким додатково згодовували цеолітове борошно у кількості 20 та 30 г на 1 к.од., зріс відповідно до контролю на 7,88 та 6,76%, що вказує на підвищення білоксинтезуючої функції печінки. Рівень б - і - глобулінів у сироватці крові тварин, яким згодовували цеолітове борошно, знизився, що вказує на відсутність гострих запальних процесів та хронічних захворювань у організмі.

У рідині рубця корів, які завезені з екологічно чистої зони у зону антропогенного навантаження підвищується рН на 33,3% порівняно із рідиною рубця корів з екологічно чистої зони. Підвищення рН інгібує функціональну активність симбіотичної мікрофлори, негативно впливає на їх проліферацію, морфологію та кінетику росту, що призводить до зменшення корисних та розвитку патогенних мікроорганізмів, пригнічується целюлозолітична активність мікроорганізмів на 36% та знижується на 31,8 тис/мм кількість інфузорій порівняно до контролю. В результаті чого зменшується на 43,5% утворення летких жирних кислот.

Підвищений вміст пірувату (на 19,0%) вказує на інгібування процесів метаболізму вуглеводів на стадії окиснення пірувату, що супроводжується порушенням окиснювальних процесів у тканинах, а підвищена концентрація кетонових тіл - на дефіцит ЩОК (щавелевооцтової кислоти), яка утворюється з піровиноградної кислоти у піруваткарбоксилазній реакції. Загальна кількість кетонових тіл (ацетон + ацетооцтова + - оксимасляна кислоти) у крові, молоці та сечі зросла відповідно на 31,8; 37,8 та 66,3%. Виявлена нами підвищена концентрація кетонових тіл, очевидно, зв'язана з пригніченням реакцій циклу трикарбонових кислот, що призвело до зменшення використання ацетил - КоА у синтезі цитринової кислоти в тканинах.

Інтоксикація корів важкими металами характеризується гіперглікемією та зниженою толерантністю до глюкози. Подібні зміни були виявлені на дослідних тваринах, їх пов'язують із змінами рівня кортикостероїдів, зменшенням вмісту інсуліну в плазмі крові та збільшенням кількості вільних жирних кислот, які конкурують з глюкозою за енергію АТФ.

Метаболізм вуглеводів у корів за умов підвищеного рівня важких металів у кормовому раціоні

Важкі метали пригнічують активність ферментних систем, у тому числі, метаболізму вуглеводів, що супроводжується збільшенням інтермедіатів гліколізу та пентозофосфатного шляху обміну вуглеводів. Тварини дослідних груп, а особливо першої дослідної групи, яких завезли в локальну зону антропогенного навантаження, характеризуються загальним пригніченням, поганим поїданням корму, зниженням продуктивності. Результати досліджень активності окремих ферментів гліколізу в еритроцитах та сироватці крові приведені у табл.7. Аналіз виявлених змін активності ферментів гліколізу в еритроцитах та сироватці крові свідчить про те, що йони важких металів викликають доволі стійке, достовірне інгібування активності досліджуваних ферментів як у адаптованих, так і завезених тварин. У дослідних групах тварин, під впливом важких металів, найбільше пригнічується активність ЛДГ та альдолази еритроцитів, відповідно на 34,5 та 30,6; 35,4 та 26,8% до контролю. Найменше (на 14,5 та 12,3% і 16,8 та 13,6% порівняно з контролем) пригнічуються активності альдолази сироватки крові та ФФК еритроцитів крові. Інгібування активності ГФІ займає проміжне положення (на 24,8 та 19,6%).

Таблиця 7

Вплив важких металів на активність окремих ферментів гліколізу в еритроцитах (1) та сироватці крові (2) (M ± m, n = 5)

Показники

Контрольна група

1 дослідна

2 дослідна

ГФІ1

3,64±0,275

2,741±0,240*

2,927±0,265*

ФФК1

0,272±0,007

0,227±0,006*

0,235±0,005*

Альдолаза1

0,131±0.003

0,084±0,002*

0,095±0.002*

Альдолаза2

0,032±0,0006

0,027±0,0006*

0,028±0,0005*

ЛДГ2, нкат

257,2±16,80

168,6±15,35*

178,5±14,28*

*- р ? 0,05 порівняно з контрольними показниками, (ГФІ - в мкМ фруктози/мг білка/хв, ФФК - в мкМ/мл еритроцитів/хв, альдолаза мкМ фосфору фосфотріоз/100 мг білка/хв, ЛДГ - мкМ NAD(H)/г білка/хв)

Поряд з цим, слід відмітити, що пригнічення активності досліджуваних ферментів у адаптованих тварин було в середньому на 4-12% меншим порівняно з тваринами першої дослідної групи, яких завезено у локальну зону антропогенного забруднення. Особливістю дії важких металів на організм тварин є сумування метаболічних змін і порушень, що розвиваються безпосередньо під впливом токсичних елементів, та певні зрушення, внаслідок включення систем регуляції гомеостазу як на нейрогуморальному, так і клітинному рівнях регуляції.

Вплив цеолітів на активність ферментів обміну вуглеводів в організмі корів

Враховуючи те, що в еритроцитах інтенсивність ПФШ обміну вуглеводів є значною, нами досліджувався вплив важких металів на активність окремих ферментів ПФШ обміну вуглеводів. В еритроцитах корів, які знаходились у локальній зоні антропогенного навантаження, знижується швидкість окиснення глюкозо-6-фосфату у ПФШ шляху. Зменшення активності Г-6-ФДГ та 6-ФГДГ найбільш чітко виражені у корів першої дослідної групи (відповідно на 41,6 та 40,9% активності досліджуваних ферментів у еритроцитах корів контрольної групи). У корів другої дослідної групи, які від народження знаходяться у даній локальній зоні, активність окиснювальних дегідрогеназ порівняно з контролем також були нижчими відповідно на 15,9 та 10,5%. Слід відмітити, що активність окиснювальних ферментів другої дослідної групи була достовірно вищою на 30,7 і 34,1% порівняно з тваринами першої дослідної групи, завезеної для експерименту із умовно екологічно чистої зони (табл.8).

Таблиця 8

Активність дегідрогеназ пентозофосфатного шляху в еритроцитах крові корів (M m, n = 5, мкмоль NADР(H)/100 мг білка за хв.)

Варіант досліду

Г-6-ФДГ

6-ФГДГ

Контрольна група

0,846 0,015

0,538 0,056

І дослідна група

0,494 0,013*

0,318 0,015*

ІІ дослідна група

0,712 0,018*

0,482 0,018*

*- р ? 0,05 порівняно з контрольними показниками

Через два місяці експерименту (кінець зрівнювального періоду) зниження активності неокиснювальних ферментів ПФШ трансальдолази і транскетолази було найбільш суттєвим і дорівнювало відповідно 30,3% та 28,0%. За дослідний період активність досліджуваних ферментів частково відновлювалась. Так, на 60-ту, а особливо на 120-ту добу дослідного періоду, активність трансальдолази і транскетолази була нижчою відповідно на 17,8 та 9,4%; 16,3 та 13,1% за показники активності ферментів тварин контрольної групи, однак перевищували активність даних ферментів кінця зрівнювального періоду відповідно на 15,2 і 23,0% та 14,0 і 17,1%. На 120-ту добу активність неокиснювальних ферментів ПФШ у корів першої дослідної групи була в межах ферментної активності тварин другої дослідної групи. Відновлення активності досліджуваних ферментів першої дослідної групи до рівня активності ферментів другої дослідної групи корів, очевидно, пов'язано із процесом адаптації тварин.

Встановлено, що концентрація відповідних метаболітів вуглеводного обміну у крові корів дослідних груп, порівняно з тваринами контрольної групи, концентрація відповідних метаболітів вуглеводного обміну була вищою за вмістом: суми цукрів на 11,1 і 2,4%; глюкози - 66,3 і 23,4%; фруктози - 27,2 і 15,1% та пірувату - 28,5 і 9,5%, а вміст пентоз та лактату був нижчим відповідно на 26,4 і 16,1% та 28,5 і 10,2%. Вміст глюкози в крові корів, що експлуатувалися в умовах антропогенного навантаження, був вищим у 1,6 рази, порівняно з контролем.

Корекцію впливу важких металів на метаболізм вуглеводів здійснювали за допомогою природного сорбенту - цеоліту. Під впливом останнього концентрація метаболітів вуглеводного обміну другої, порівняно з першої дослідною групою, зазнала певних змін. Рівень глюкози, фруктози та пірувату зменшився відповідно на: 73,0; 35,3 та 45,0%, а пентоз та лактату - зріс відповідно на 69,9 та 66,7%. Однак концентрація досліджуваних метаболітів: глюкози, пентоз, фруктози, лактату та пірувату була відповідно вищою (на 19,9; 16,1; 13,3; 10,3; 8,7%) до показників контрольної групи корів.

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены