Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительный анализ химико-биологических показателей молоди рыб разных участков Волжского отрога Куйбышевского водохранилище в условиях антропогенного воздействия

Гордеева Мария Эдуардовна, Лапин Анатолий Андреевич и Карусева Александра Юрьевна

Кафедра “Водные биоресурсы и аквакультура”. Казанский государственный энергетический университет. Ул. Красносельская, 51. г. Казань, 420066. Республика Татарстан. Россия.

Аннотация

При анализе данных, предоставленных ФГУ «Средневолжрыбводом» было установлено, что преобладающими видами молоди рыб Волжского отрога Куйбышевского водохранилища при разной степени антропогенной воздействия является уклея, лещ и окунь. В работе проведен сравнительный анализ таких биологических показателей молоди рыб как длина тела, масса тела, возраст, упитанность, атиоксидантная активность крови в условиях разной степени антропогенной нагрузки. Были разработаны размерно-весовые модели уклеи, леща и окуня, которые позволят спрогнозировать промысловую массу рыб при разрешенных размерах вылова при условии стабильной кормовой базы на уровне 2013 года и улучшения качества воды. Помимо исследования биологических показателей был проанализирован и один из современных новаторских химических показателей - суммарная антиоксидантная активность крови рыб.

Ключевые слова: ихтиофауна, молодь рыб, Куйбышевское водохранилище, размерный состав, видовой состав, возрастной состав, коэффициент упитанности, атиоксидантная активность крови, антропогенное воздействие.

молодь рыба водохранилище антропогенный

Введение

В летний период 2013 г. ФГУ «Средневолжрыбводом» по Республики Татарстан были отобраны пробы молоди рыб в разных участках Куйбышевского водохранилища. Куйбышевское водохранилище - одно из крупнейших внутренних водоемов России, которое относится к группе водохранилищ Волжского каскада [1, 2]. Куйбышевское водохранилище имеет большую протяженность, которая составляет более 500 км. В работе рассматривается только Волжский отрог Куйбышевского водохранилища, площадь которого составляет 69 тыс. га [3].

Источники загрязнения водных ресурсов Куйбышевского водохранилища: строительство и эксплуатация объектов в водоохранной зоне, деятельность многочисленных предприятий топливно-энергетического комплекса, водного транспорта, работа очистных и канализационных сооружений, что отрицательно сказывается на гидробионтах. К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и нефтепродукты, хлорорганические пестициды, тяжелые металлы [3]. Большинство предприятий АПК не имеют очистных сооружений. Вместо них - аварийные отстойники. Это значит, что возможны сбросы сточных вод в водоемы.

Основными источниками загрязнения Куйбышевского водохранилища являются различные промышленные предприятия: спиртзаводы, сахарные заводы, мясокомбинаты, масломолкомбинаты, птицефабрики, а также ОАО «Камаз-Металург», ОАО «Татнефть», химический комбинат им. Вахитова, ОАО «Нижнекамскнефтехим», «Нижнекамскшина», ОАО «Казань-оргсинтез», ФГУП ПО «Завод им. Серго» и другие [3].

Несмотря на количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в исследуемый водный объект, в настоящее время отмечается положительная динамика улучшения качества проб воды по паразитологическим и микробиологическим показателям. Помимо общепринятых показателей качества воды нами было проведено исследование химического показателя - суммарной антиоксидантной активности (САОА) крови рыб как одно из современных показателей качества воды. Мониторинг загрязнения поверхностных вод Куйбышевского водохранилища осуществляет ФГБУ «УГМС РТ». По их данным качество воды Куйбышевского водохранилища соответствует классу «очень загрязненные» (3 «б» класс качества), измеренный удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) колебался в пределах от 2.2 до 4.5. Превышение ПДК наблюдалось по 8-12 ингредиентам химического состава воды. Основными загрязняющими веществами Куйбышевского водохранилища явились: соединения меди и марганца, нефтепродукты, фенолы, нитриты, аммоний, соединения железа, алюминия, сульфаты и фосфаты [3].

Цель работы - исследование состояния молоди рыб разных участков Куйбышевского водохранилища, и проведение сравнительного анализа биологических и химических показателей молоди рыб при разной степени антропогенной нагрузки.

Экспериментальная часть

Нами был проведен анализ биологических и химических показателей молоди рыб с 3 станций (рис. 1):

Ш 1 станция - пос. Старое Аракчино Кировского района г. Казани. Качество воды данной станции характеризуется как «грязное» [3];

Ш 2 станция - остров Маркиз. Качество воды соответствует категории «грязное» [3];

Ш 3 станция - Болгарский участок. Качество воды соответствует категории «очень загрязненные» [3].

Аналогичные данные по качеству воды были получены в результате опробирования, разрабо-танного кафедрой «Водные биоресурсы и аквакультура», индекса качества вод [4-6].

Рис. 1. Места вылова рыб на акватории Куйбышевского водохранилища (вид со спутника)

Молодь рыб отлавливалась при помощи мальковых волокуш и фиксировалась в 4%-м растворе формалина (рис. 2). Площадь облова рыб на каждой станции - 100 м2. Полный биологический анализ проб (рис. 2) проводился в лаборатории кафедры «Водные биоресурсы и аквакультура» ФГБОУ ВПО «КГЭУ». При определении видовой принадлежности молоди рыб использовались определители рыб: волжско-камского края [7], определитель промысловых рыб СССР [8], пресноводные рыб фауны СССР [9]. Морфометрические измерения молоди рыб проводились в соответствии с ГОСТ 17435-72. Измерения мыссы тела рыб осуществлялось с помощью весов ЕК-200 i. Статистическая обработка собранных данных проводилось с помощью программ Microsoft Excel и Statgraphics Plus 5.1 [10, 11]. В результате было обработано 209 особей рыб.

Кровь рыб бралась на анализ суммарной антиоксидантной активности из хвостовой артерии при отсечении хвостового стебля с применением гепарина, для предотвращения ее свертываемости. Образцы хранились при температуре в 5 єС. Для оценки суммарной антиоксидантной активности (САОА) использовался кулонометрический метод анализа электрогенерированных радикалов брома на серийном кулонометре «Эксперт-006-антиоксиданты» НПК «Эконикс-эксперт» г. Москва. Нами использована сертифицированная методика выполнения измерений в пересчете на стандартный образец рутин [13, 14].

Рис. 2. Отобранные пробы молоди рыб Куйбышевского водохранилища

Результаты и их обсуждение

Все обработанные особи (209 шт.) относятся к 4 семействам:

Ш Карповые (Cyprinidae) - Плотва (Rutilus Rutilus L.), Уклея (Alburnus alburnus L.), Лещ (Abramis brava L.), Карась (Carassius Carassius L.), Чехонь (Pelecus cultratus L.), Красноперка (Scardinius erythrophthalmus L.)

Ш Окуневые (Percidae) - Окунь (Perca fluviatilis L.),

Ш Элеотрисовые (Eleotridae) - Ротан (Perccottus glenii L.),

Ш Налимовые (Lotidae) - Налим (Lota Lota L.)

Нами было проведено сравнение количества выявленных видов рыб на разных станциях Куйбышевского водохранилища (табл. 1, рис. 3).

Табл. 1. Виды рыб на разных станциях Куйбышевского водохранилища

В табл. 1 зеленым цветом выделены преобладающие виды рыб на анализируемых станциях; желтым - виды рыб, которые были встречены на всех анализируемых станциях; голубым - общее количество выловленных рыб по станциям.

По количеству встреченных рыб преобладал участок ст. Аракчино (89 шт.) и Болгарский участок (83 шт). Таким образом, количество рыб зависит не только от степени загрязненности воды, но и от гидрологических характеристик акватории.

На всех трех анализируемых станциях молодь в основном представлена тремя многочисленными видами: улеей, лещом и окунем. При детальном рассмотрении на станции старое Аракчино преобладает уклея (61% от общего количества видов) и лещ (12%), на станции 2 аналогичная картина - уклея (48%) и лещ (35%). Станция 3 отличается как по количеству встреченных видов, так и по преобладающему виду - окунь (46%). Преобладание уклеи в районе ст. Аракчино и Болгарского участка говорит об застойных процессах в месте отбора проб и вероятно о более загрязненной воде. На 3 станции - остров Маркиз - преобладал окунь, что свидетельствует о том, что пробы отбирались в мелководной зоне с преобладанием водной растительности.

а) б) в)

Рис. 3. Видовой состав молоди рыб на разных участках Куйбышевского водохранилища: а - ст. Аракчино; б - Болгарский участок; в - остров Маркиз

Преобладающие виды были выбраны в качестве провдения сравнительного анализа по основным биологическим показателям.

Возраст всех выловленных видов рыб в улове не превышает 2 лет. Был рассчитан средний возраст преобладающих видов рыб (уклея, окунь, лещ) на всех исследуемых станциях с учетом стандартной ошибки среднего (планки погрешностей на рис. 4).

Из данных рис. 4 видно, что максимальный средний возраст уклеи был обнаружен на станции 3 - остров Маркиз (1.4 года). Средний возраст леща не отличался как на станции Аракчино, так и на Болгарском участке. Аналогичную картину наблюдаем у окуня, средний возраст которого составил 1.3 года на всех исследуемых станциях.

а) б)

в)

Рис. 4. Средний возраст уклеи (а), леща (б) и окуня (в) по всем станциям с учетом стандартной ошибки среднего (планки погрешностей)

Исходя из того, что возраст рыб внутри одного вида не сильно различается, был проведен анализ их длины и массы с целью построения размерно-возрастных моделей преобладающих видов молоди рыб Куйбышевского водохранилища.

Из данных, приведенных на рисунке 5 «а» видно, что наибольших размеров уклея встречалась в районе острова Маркиз (7.2±0.13 см), а наименьших на станции 1 - район пос. старое Аракчино (6.8±0.15). Это подтверждается и соответствует данным по возрасту (рис. 4) и упитанности уклеи (рис. 6). Несмотря на то, что возраст леща не отличался на станции 1 и 2, длина их тела различалась. При возрасте 1.4 года длина леща на станции старое Аракчино составила 4.3±0.18 см, а на станции Болгарский участок - 7.0±0.25 см, что в 1.3 раза больше станции старое Аракчино. Вероятно, это связано с более богатой кормой базой в районе Болгарского участка. Длина окуня, как и уклеи не сильно различается. Изменения составляют 1.1±0.25 см.

а) б)

в)

Рис. 5. Средняя длина уклеи (а), леща (б) и окуня (в) по всем станциям с учетом стандартной ошибки среднего (планки погрешностей)

На настоящий момент упитанность была рассчитана для двух станций - старое Арак-чино и Болгарский участок (рис. 6).

а) б)

Рис. 6. Средняя упитанность уклеи (а) и леща (б) с нанесенной стандартной ошибкой на разных участках Куйбышевского водохранилища

Как видно из данных рис. 6, как и рис. 5 наибольшая вариабельность признака наблюдается у леща, наименьшая у уклеи.

Проведенный анализ собранных данных позволил составить корреляционно-регрессионные модели [12] размерно-весовых структур наиболее распространенных видов рыб (рис. 7).

Из данных приведенных на рис. 7 можно сделать вывод, что размерно-весовой состав уклеи и окуня описывается линейным уравнением с коэффициентом детерминации 0.815 и 0.984 соответственно. Размерно-весовой состав леща Куйбышевского водохранилища можно описать экспоненциальным уравнением с коэффициентом детерминации 0.708. Полученные коэффициенты детерминации свидетельствуют о высокой точности полученных размерно-весовых моделей преобладающих видов рыб Волжского отрога Куйбышевского водохранилища.

а)

б)

в)

Рис. 7. Корреляционно-регерессивные модели размерно-возрастных структур наиболее распространенных видов рыб: уклея (а), лещ (б), оукнь (в)

В отличие от исследования биологических показателей для анализа суммарной антиоксидантной активности крови рыб были взяты не только преобладающие виды рыб для более детального анализа, встреченные на разных участках Куйбышевского водохранилища. Результаты данного исследования приведены в табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 2 видно, что суммарная антиоксидантная активность крови разных видов рыб изменяется от 6.920.33 до 7.980.25 г Ru (рутина) на 1 дм3. Наибольшая САОА наблюдается у окуня и уклеи (7.980.25 и 7.960.32 г Ru на 1 дм3 соответственно). Наименьшая САОА - у плотвы (6.920.33 г Ru на 1 дм3). Если проводить анализ по участкам, то наибольшие значения встречаются у рыб, выловленных в районе Болгарского участка, что соответствует классу качества воды - «очень загрязненные». Проведенные раннее нами исследования доказывали повышение значения САОА воды с увеличением ее загрязненности. В настоящей работе мы можем вывести аналогичное заключение и для крови рыб.

Табл. 2. Суммарная антиоксидантная активность крови рыб Куйбышевского водохранилища

Для сравнения полученных значений САОА крови рыб были проведены исследования САОА крови млекопитающих (рис. 8).

Рис. 8. Суммарная антиоксидантная активность крови млекопитающих и рыб

Как видно из данных, приведенных на рисунке 8, наименьшая САОА наблюдается в крови кроликов и кур (4.51 и 4.14 г Ru на 1 дм3 соответственно). САОА крови рыб также находится в диапазоне минимальных значений (7.92-8.35 г Ru на 1 дм3). Величина антиоксидантной активности цельной крови человека как венозной, так и капиллярной имеет одинаковой порядок с кровью коров, телят и щук.

Антиоксидантный состав биологических жидкостей неодинаков, хотя он представлен в основном одними и теми же компонентами организма, только в разных соотношениях, в частности, мочевая кислота, витамин С, билирубин, тиолы проявляют антиоксидантную активность в водной фазе, а б-токоферол, каротиноиды и флавоноиды в липидной фазе.

Каталаза крови рыб менее активна, чем у человека, но более активна, чем у птиц. Она защищает гемоглобин от действия перекиси водорода, который образуется при обмене веществ в эритроцитах. Кулонометрический метод используется нами для изучения антиоксидантного статуса и других биологических жидкостей человека, животных и рыб.

Выводы

Выловленные 209 особей молоди рыб с разных участков Волжского отрога Куйбышевского водохранилища, испытывающего разную антропогенную нагрузку, были отнесены к четырем семейства: карповые (Cyprinidae), окуневые (Percidae), элеотрисовые (Eleotridae) и налимовые (Lotidae).

Преобладающими видами молоди рыб Волжского отрога Куйбышевского водохранилища являются уклея, лещ и окунь.

Болгарский участок Куйбышевского водохранилища характеризуется лучшей кормовой базой для обитания леща по сравнению со станцией старое Аракчино, что подтверждается данными по массе, упитанности и длине тела выловленных рыб при их одинаковом возрасте.

Разработанные размерно-весовые модели уклеи, леща и окуня позволят спрогнозировать промысловую массу рыб при разрешенных размерах вылова при условии стабильной кормовой базы на уровне 2013 года и улучшения качества воды.

Наибольшая суммарная антиоксидантная активность наблюдается у окуня и уклеи в районе Болгарского участка Куйбышевского водохранилища, что говорит о большей загрязненности данного участка.

Литература

1. Гончаренко К.С., Анохина О.К., Говоркова Л.К. Характеристика запасов некоторых видов рыб в Куйбышевском водохранилище. Природоохранные биотехнологии в XXI веке. Казань: ТГГПУ. 2010. С.171-179.

2. Говоркова Л.К., Гончаренко К.С., Анохина О.К., Миловидов В.П. Уровенный режим как фактор, воздействующий на экосистему Куйбышевского водохранилища. Экологические проблемы пресноводных рыбохозяйственных водоемов России. СПб.: Изд-во ООО Феникс. 2011. С.117-121.

3. Отчет о выполнении НИОКР по теме № 45. Оценить состояние запасов водных биологических ресурсов, разработать рекомендации по их рациональному использованию, прогнозы ОДУ и возможного улова на 2015 г. в пресноводных объектах зоны ответственности ФГБНУ «ГосНИОРХ». Казань: Татарское отделение ФГБНУ «ГосНИОРХ». 2014. 169с.

4. Галеева М.Э., Калайда М.Л. Индекс качества вод как перспективный комплексный показатель. Материалы докладов ХY аспирантско-магистерского семинара, посвященного «Дню энергетика». Казань: Изд-во КГЭУ. 2012. Т.2. С.208-209.

5. Галеева М.Э., Калайда М.Л. Коэффициент качества вод как важный показатель состояния водной экосистемы. Материалы второй научно-практической конференции молодых ученых ФГУП «ВНИРО» «Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса». 2011. Москва: Изд-во ВНИРО. 2011. С.269-271.

6. Галеева М.Э., Лапин А.А., Чугунов Ю.В., Калайда М.Л. Антиоксидантная активность - перспективный интегральный показатель для определения индекса качества вод. Бутлеровские сообщения. 2012. Т.29. №3. С.110-119.

7. Кузнецов В.А., Кузнецов В.В. Определитель рыб Волжско-Камского края. Казань: Казан. ун-т. 2001. 30с.

8. Борисов П.Г., Овсяников Н.С. Определитель промысловых рыб СССР. М.: Пищепромиздат. 1954. 179с.

9. Веселов Е.А. Определитель пресноводных рыб фауны СССР. М.: Просвящение. 1977. 238с.

10. Берк К., Кэйри П. Анализ данных с помощью Microsoft Excel.: Пер. с англ. М.: Издательский дом “Вильямс”. 2005. 560с.

11. Бараз В.Р. Корреляционно-регрессионный анализ связи показателей коммерческой деятельности с использованием программы Excel: учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ». 2005. 102с.

12. Калайда М.Л., Галеева М.Э. История развития математичсекого моделирования водных экосистем. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №12. С.54-60.

13. Лапин А.А., Зыкова С.С., Любосеев В.И. Cравнительная оценка тестов определения антиоксидантной активности на примере биологически активных 3-замещенных 3-гидрокси-6-фенил-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазинов. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.31. №8. С.1-6.

14. Лапин А.А. МВИ-001-44538054-07. Суммарная антиоксидантная активность. Методика выполнения измерений на кулонометрическом анализаторе. ООО Концерн «Отечественные инновационные технологии». г. Жердевка, Тамбовской обл. 2007. 6с.

Размещено на Allbest.ru