Биомаркерная оценка состояния популяции бычка-кругляка Neogobius melanostomus в прибрежных районах Азовского моря

Многосторонний эколого-биохимический анализ функционального состояния бычка-кругляка из прибрежных районов Азовского моря с использованием маркеров биоаккумуляции, морфометрических и молекулярных биомаркеров позволил оценить отклик гидробионтов на неблагоприятное воздействие загрязнения.

Сравнение данных химического анализа воды и донных отложений с маркерами биоаккумуляции показало высокую способность печени бычка-кругляка к накоплению ксенобиотиков. Обнаружено, что данный вид рыб, являясь звеном трофических цепей собственно моря и заливов, обладает высокими биоаккумулятивными способностями, несмотря на сравнительно высокую активность ферментов биотрансформации. При этом маркеры биоаккумуляции (коэффициенты накопления и концентрации токсикантов в тканях) позволяют выявить взаимосвязь между ксенобиотическим составом среды обитания и химическим составом тканей рыб.

На рисунке 9 представлен предполагаемый механизм воздействия загрязнения приоритетными токсикантами на популяцию бычка-кругляка в прибрежных районах Азовского моря, составленный на основе результатов исследования.

Таким образом, несмотря на то, что корреляция морфометрических и молекулярных биомаркеров с маркерами биоаккумуляции в большинстве случаев отражала процессы адаптации вида к обитанию в условиях загрязнения, из схемы на рисунке 9 видно, что действие приоритетных токсикантов в прибрежных районах Азовского моря превосходит адаптационные возможности бычка-кругляка. Накопление неблагоприятных эффектов при действии ксенобиотиков на молекулярном уровне приводит к возникновению морфологических отклонений и к снижению репродуктивного потенциала особи. Нарушение репродуктивной функции отдельных особей в конечном итоге сказывается на воспроизводстве всей популяции и приводит к снижению эффективности размножения на популяционно-видовом уровне.

Важно отметить, что данное исследование подтверждает несовершенство принятых в настоящее время санитарно-эпидемиологических нормативов. Отсутствие превышения допустимых уровней по содержанию загрязняющих веществ в рыбе не может быть использовано в качестве доказательства благополучия рыбной популяции. Биоиндикационный поход с использованием биомаркеров вида-биоиндикатора позволяет более полно оценить эффекты загрязняющих веществ на гидробионтов и выявить негативное воздействие на рыбную популяцию даже при воздействии нормативных концентраций токсических веществ.

Рис. 9. Предполагаемый механизм воздействия загрязнения приоритетными токсикантами на популяцию бычка-кругляка в прибрежных районах Азовского моря

Выводы

1. Высокие значения маркеров биоаккумуляции в печени бычка-кругляка свидетельствуют о высокой биоаккумулятивной способности данного вида. В то же время химический состав тканей бычка-кругляка не вполне соответствует ксенобиотическому профилю среды его обитания. Это обусловлено частичной недоступностью ряда химических форм токсикантов среды для бычков, различной способностью токсикантов к миграции по пищевым цепям, видовыми особенностями процессов биотрансформации и выведения токсических веществ из организма рыб.

2. При увеличении стадии зрелости у самцов и самок бычка-кругляка происходит снижение величины коэффициента упитанности и гепатосоматического индекса, значения гонадосоматического индекса возрастают. Зависимость морфометрических показателей от репродуктивного статуса особи в наибольшей степени выражена у самок.

3. Снижение репродуктивного потенциала бычка-кругляка происходит при увеличении накопления персистентных ксенобиотиков в печени. Присутствие незрелых особей в нерестовом стаде и низкие значения коэффициента упитанности у бычков в районе п. Ачуево и Темрюкского порта связаны с накоплением нефтяных углеводородов и хлорорганических пестицидов в печени рыб. Низкие значения гепатосоматического индекса у самцов бычка-кругляка, отловленного в районах Таганрогского порта, ст. Должанской и к. Долгой в 2011 г. связаны с накоплением хлорорганических пестицидов в печени. Низкие значения гонадосоматического индекса у самцов IV стадии зрелости п. Ачуево и Темрюкского порта также обусловлены негативным влиянием накопления хлорорганических пестицидов.

4. Высокое содержание и активность ферментов системы биотрансформации у бычка-кругляка по сравнению с рыбами других видов (пиленгаса, осетра, камбалы-калкан, севрюги, судака), позволяют ему лучше адаптироваться к обитанию в условиях загрязнения за счет активного метаболизма и выведения ксенобиотиков.

5. Межгодовая динамика уровня микросомальных цитохромов и активности глутатион-S-трансферазы в печени бычка-кругляка Азовского моря характеризуется значительными колебаниями и зависит от изменений в ксенобиотическом профиле среды обитания рыб.

6. При увеличении гонадосоматического индекса у самок бычка-кругляка IV, IV-V стадии зрелости в печени происходит снижение содержания микросомальных цитохромов и активности глутатион-S-трансферазы. Снижение содержания цитохромов незначительное и нивелируется влиянием множества других факторов.

7. Существуют половые различия в содержании глутатиона в печени бычка-кругляка с разным репродуктивным статусом. Содержание восстановленного глутатиона у самок бычка-кругляка достоверно выше, чем у самцов. У самок уровень ГSH в печени возрастает с увеличением степени зрелости гонад. Предполагается, что глутатион печени самок IV-V стадии зрелости участвует в предотвращении развития свободнорадикальных процессов в гонадах. Снижение содержания восстановленного глутатиона в печени самок бычка-кругляка прибрежных районов Азовского моря обусловлено влиянием накопления Zn и Pb в печени.

8. Накопление нефтяных углеводородов и кадмия угнетает ферменты микросомальной гидроксилирующей системы печени бычков. Накопление кадмия в большей степени вызывает снижение микросомальных цитохромов в печени бычков Таманского залива и к. Долгой. Поступление хлорорганических пестицидов из воды и их накопление в печени, напротив, вызывает увеличение содержания цитохрома P450 в печени бычков районов с. Весело-Вознесеновка, Таганрогского порта, ст. Должанской и Темрюкского порта.

9. Высокая активность глутатион-S-трансферазы в печени рыб из района Таганрогского порта в 2010-2011 гг. является адаптационным ответом на комплексное воздействие хлорорганических пестицидов и свинца. Адаптация достигается за счет высокой активности фермента, который способствует более быстрому выведению вредных токсикантов из организма и нейтрализует неблагоприятные эффекты, вызванные их воздействием.

10. Совокупность использованных в исследовании морфометрических и молекулярных биомаркеров позволяет оценить эколого-биохимический статус и благополучие популяции бычка-кругляка в прибрежных районах Азовского моря. При этом необходимо учитывать внутривидовые особенности варьирования биомаркеров и их зависимость от репродуктивного статуса особи.

11. Действие приоритетных токсикантов в прибрежных районах Азовского моря превосходит адаптационные возможности бычка-кругляка. Накопление неблагоприятных эффектов при действии ксенобиотиков на молекулярном уровне приводит к возникновению морфологических отклонений и к снижению репродуктивного потенциала особи. Нарушение репродуктивной функции отдельных особей в конечном итоге сказывается на воспроизводстве всей популяции бычка-кругляка Азовского моря и приводит к снижению эффективности размножения на популяционно-видовом уровне.

12. Результаты исследований молекулярных и морфометрических биомаркеров бычка-кругляка доказывают возможность использования данного вида рыб в качестве биоиндикатора загрязнения Азовского моря.

Литература