В настоящее время загрязнение окружающей среды представляет опасность для животных и человека [8, 29]. Содержание вредных веществ в воздухе, воде и кормах ведет к снижению продуктивности и устойчивости к болезням, а при значительных концентрациях может вызывать гибель животных [16, 19, 24, 30–32]. Кроме того, в организме могут накапливаться опасные вещества. Одними из основных экополлютантов являются тяжелые металлы и их соединения, которые впоследствии могут попасть в организм человека с продукцией животноводства [20]. В этих условиях вопрос биоиндикации и биомониторинга окружающей среды, животных и продуктов животноводства с целью контроля содержания тяжелых металлов в безопасных концентрациях становится особенно актуальным [10, 12–15]. Важной задачей в селекции животных является комплексное изучение интерьера по биохимическим, химическим, иммуногенетическим, цитогенетическим и другим показателям [9–11, 18, 27, 28].

Производные кожи животных являются индикатором биоэлементного состава организма животных и может служить контролем антропогенного загрязнения биогеоценозов [34, 35]. В некоторых работах показана возможность применения производных кожи в качестве прижизненных маркеров содержания тяжелых металлов в некоторых органах и тканях животных разных видов [21–23, 36].

Материалы и методы исследования

Исследования элементного состава волос крупного рогатого скота герефордской породы и чешуи рыб проводили с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа на базе аналитической лаборатории Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. Исследования проводили на двухструйном дуговом плазмотроне и многоканальном атомно-эмиссионном спектрометре «Гранд» производства ООО «ВМК-оптоэлектроника». Волос от молочного скота анализировали в лаборатории Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН на спектрометре серии IRIS Advantage Thermo Jarrell Ash. На базе биохимической лаборатории СибНИПТИЖ определяли содержание химических элементов в щетине свиней атомно-абсорбционным методом, на атомно-абсорбционном спектрофотометре AAS-3. Исследования производных кожи яков, овец, лошадей и кур осуществляли методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторе ТА-2, в лаборатории кафедры ветеринарной генетики и в лаборатории биотехнологии Новосибирского ГАУ и научно-производственного предприятия «Техноаналит». Всего были исследованы около 200 образцов производных кожи от крупного рогатого скота герефордской и черно-пестрой пород, свиней, яков, овец, лошадей, кур и рыб.

Полученные данные обработаны методом описательной статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Установлена значительная разность в аккумуляции Fe, Zn, Cu, Pb и Cd в производных кожи у разных видов и пород животных (таблица). Содержание тяжелых металлов в производных кожи животных можно представить в виде ранжированного ряда для железа: крупный рогатый скот (герефордский) > рыба > крупный рогатый скот (черно-пестрый) > свиньи, в соотношении 4,4:2,4:1,3:1; для цинка: свиньи > крупный рогатый скот (черно-пестрый) > лошади = яки > овцы = рыба > крупный рогатый скот (герефордский) > куры, в соотношении 18,2:12,9:10,6:10,6:9,5:9,5:4:1; для меди: крупный рогатый скот (герефордский) > яки > свиньи > крупный рогатый скот (черно-пестрый) > лошади > рыба, в соотношении 19,1:16,1:9,3:7,9:6,5:4,1:1; для свинца: овцы > лошади > яки > куры, в соотношении 4,7:3,2:1,5:1; для кадмия: куры > яки > лошади > овцы > свиньи > крупный рогатый скот (черно-пестрый), в соотношении 47,1:33,6:28,6:10,7:3,5:1. Ранжированный ряд тяжелых металлов у всех животных можно изобразить следующим образом: Cu < Fe < Zn и Cd < Pb, однако у крупного рогатого скота герефордской породы уровень железа был выше, чем цинка, а у яков и кур концентрация свинца была выше, чем кадмия. Для изученных видов и пород характерны определенные соотношения тяжелых металлов. Так, у молочного скота это соотношение равно 1 Cu:4,7 Fe:13,2 Zn. У мясного скота эти пропорции были другими: 1 Cu:6,3 Fe:7,2 Zn. У свиней как абсолютные значения, так и соотношение микроэлементов было довольно схожим с молочным скотом: 1 Cu:3 Fe:15,9 Zn.

Содержание макро- и микроэлементов в производных кожи разных видов животных, мг/кг

Выявленные нами и другими авторами различия между видами и породами, линиями и семействами по концентрации тяжелых металлов в органах и тканях указывают на определенную роль наследственности в детерминации этих показателей [5–7, 26].

Большое значение для организма животных имеет соотношение между медью и цинком. Нарушение баланса ионов цинка и меди играет важную роль в патогенезе многих болезней. В экспериментах на лабораторных мышах установлено, что оптимальное поступление меди и цинка должно быть в соотношении 1:5. А при соотношении 1:40 у животных наблюдалось снижение массы тела [31]. По нашим данным самая значительная разность в соотношении меди и цинка в производных кожи была у рыб 1:77, а из млекопитающих – у лошадей 1:21. У крупного рогатого скота и кур напротив, отмечалось наиболее низкое соотношение этих микроэлементов 1:2. У яков соотношение меди и цинка было близким с оптимальным значением для мышей 1:5. У овец, молочного скота и свиней соотношение было 1:12, 1:13 и 1:16 соответственно. Установленные пропорции меди и цинка для разных видов животных можно рассматривать как предварительные нормы. У рыб выявлена высокая прямая корреляция между медью и железом (r = 0,73; Р < 0,01). В экспериментах на свиньях показано, что большее содержание железа в рационе животных может уменьшить аккумуляцию меди [39]. Свиньям в возрасте от 3 до 7 недель добавляли в рацион 250 мг/кг меди, у таких животных было отмечено снижение гемоглобина и уровня железа в печени, в то же время концентрация меди в печени увеличилась [38]. Видимо, в разных органах и тканях животных различных видов направление связи может отличаться. У герефордского скота обнаружена положительная корреляция между медью и цинком (r = 0,48; Р < 0,05), а у рыб между концентрацией меди и железа (r = 0,73; Р < 0,01). Установлено, что цинк оказывает сильное влияние на метаболизм меди. В эксперименте на овцах показано, что высокие дозы цинка (220 или 420 мг/кг цинка сухого вещества) эффективны для предотвращения медного токсикоза, это происходит за счет снижения аккумуляции меди в печени [28]. Диета с высоким содержанием цинка может привести к дефициту меди. Прямая связь меди и цинка в пределах волоса может указывать на выведение излишков этих металлов из организма, так как волос является одним из путей выведения тяжелых металлов [1].

Таким образом, полученные результаты отражают сложные процессы депонирования и взаимодействия между тяжелыми металлами в производных кожи у животных разных видов и пород.

Выводы

1. Выявлены межвидовые различия у животных по уровню Fe, Zn, Cu, Pb и Cd в производных кожи, что свидетельствует об определенном влиянии наследственности на степень аккумуляции химических элементов в производных кожи. Определены средние популяционные концентрации тяжелых металлов, характерные для каждого вида животных. Эти данные можно использовать в зоотехнии, ветеринарии и экологии.

2. Ранжированный ряд тяжелых металлов в производных кожи для исследуемых видов животных следующий: Cu < Fe < Zn за исключением герефордского скота, у которого содержание железа выше, чем цинка, и Cd < Pb – у овец и лошадей, тогда как у яков и кур это ранжирование было Pb < Cd. Для каждого вида имеются отличные от других соотношения тяжелых металлов в производных кожи.

3. В производных кожи крупного рогатого скота герефордской породы выявлена положительная корреляция между медью и цинком (r = 0,48), а у рыб – между концентрацией меди и железа (r = 0,73).

Рецензенты:

Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии, Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск;

Кочнев Н.Н. д.б.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии, Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск.