Динамика тяжелых металлов в трофической цепи почва-растение-тело пчелы -продукты пчеловодства

13 августа 2010 - Антоний

Основным природным источником поступления тяжелых металлов в почву и растения являются почвообразующие породы. Однако, в последнее время поступление тяжелых металлов в почву в значительно большей степени обусловлено техногенной деятельностью человека.

Большинство тяжелых металлов при определенных концентрациях необходимо для функционирования живых организмов. Однако, при значительном содержании их в почве они накапливаются в растениях в избыточном количестве и, передаваясь по трофической цепи к пчелам и далее через продукты пчеловодства к их потребителям, могут вызвать хронические отравления и другие серьезные заболевания.

В результате интенсивного развития промышленности происходят коренные изменения окружающей среды из-за загрязнения ее промышленными отходами (свинец, мышьяк, сера, фтор, канцерогенные вещества). Химические отходы, попадая в нектар и пыльцу, наносят огромный ущерб не только пчеле, но и человеку, употребляющему продукты пчеловодства. Все это нарушает экологическое равновесие природы, вызывает опасность для отдельных видов животного и растительного мира, а также для будущего человечества.

Еще в 30-е годы была показана теснейшая взаимосвязь между пчелами и содержанием металлов в окружающей их среде (Е.Крейн, 1984).

Техногенное воздействие на среду агропромышленного производства ряда регионов России достигло таких масштабов, что может рассматриваться как проблема глобального экологического кризиса и угроза национальной безопасности.

Чрезвычайный ущерб производству наносит применение инсектицидов, о чем сообщил М.Д.Левин (1971). Ущерб заключается не только в полной гибели отдельных пчелиных семей, но главным образом в ослаблении силы значительно большего их количества. Не исключается опасность попадания в продукты пчеловодства и лекарств химического синтеза, применяемых для борьбы с болезнями пчел. Не случайно во многих странах мира запрещено лечение болезней пчел антибиотиками, которые могут накапливаться в продуктах пчеловодства и вызывать у людей аллергию.

Во всем мире (требования Евросоюза) ужесточаются требования государственных нормативных документов к качеству продуктов пчеловодства (к их экологической чистоте и безопасности).

Величайшая экологическая катастрофа современности, обусловленная радиационной аварией на Чернобыльской АЭС, связана с выбросом в окружающую среду огромного количества радиационных веществ, в том числе йода-131, стронция-90 и це-зия-137, которые характеризуются высокой способностью аккумулироваться в организме животных и человека. Они представляют, наибольшую опасность для людей, так как являются долгоживу-щими радионуклидами с периодом полураспада 28 и 30 лет.

Работами НИИ пчеловодства убедительно доказано, что чистота продуктов пчеловодства зависит от времени их сбора, видового состава растений и места расположения пасеки (Русакова Т.М., Мартынова В.М., 1999; Репникова Л.В., Кирьянов Ю.Н., 1999).

На качество продуктов пчеловодства оказывает влияние возраст сота и использование его пчелами под выращивание расплода и размещение пыльцы и перги. Пчелиный воск с годами аккумулирует такие токсины, как тяжелые металлы и пестициды, которые оказывают отрицательное влияние на организм пчелы и качество всех продуктов (Санферд М.Г., Хупингарнер Р.А., 1992). Соты, которые использовали пчелы на протяжении трех лет для выращивания расплода имеют в 9,4 раза больше радиоактивного цезия по сравнению с сотами, в которых пчелы размещали лишь мед (Розанов С.Ф., 1999). Свежеотстроенные соты содержат лишь незначительное количество радиоизотопов цезия, а в старых сотах его содержание составляет максимальные дозы загрязнения Алексеминер М.А., Боднарчук, Л.И., Кубайчук В.П.,

Установлены глубоко достоверные различия и в степени загрязнения различных продуктов пчеловодства (Русакова Т.М., Мартынова В.М., 1999; Мурашова Е.А., 2002).

В связи с этим актуальнейшими проблемами остаются совершенствования методов определения токсических веществ и др. факторов, определяющих качество и безопасность продуктов пчеловодства для человека, совершенствование ГОСТов и ТУ на эти продукты, разработка рекомендаций по размещению пасек, обеспечивающему получение экологически чистой продукции пчеловодства.
Наши исследования посвящены изучению динамики продвижения тяжелых металлов по трофической цепи: почва - растение - тело пчелы - продукты пчеловодства, которые проводились в ряде районов Рязанской и других областей.

Анализ полученных экспериментальных данных за 2 года показал, что концентрация тяжелых металлов учтенных медоносных растениях достоверно снижается, по сравнению с их содержанием в почве. Так, на этапе почва - растение установлено снижение меди почти в 3, цинка в 2,5, кадмия в 1,5, а свинца более чем 20 раз. Различия во всех случаях высоко достоверны.

Содержание тяжелых металлов в теле пчел по отношению к их количеству в растениях, с которых пчелы собирали нектар и пыльцу, по ряду металлов закономерно возрастало или оставалось на уровне их содержания в растениях. Так, содержание меди в теле пчел увеличилось в 3,25, а цинка в 1,97 раза по сравнению с их содержанием в тканях растений. Тогда как количество свинца в теле пчел было на уровне его содержания в подопытных медоносных растениях.

Была поставлена специальная задача по выявлению основного механизма и основных факторов, определяющих накопление тяжелых металлов в организме пчел. Установлено, что содержание исследуемых тяжелых металлов в теле пчел совершенно закономерно возрастает с увеличением их возраста, т.е. в течение жизни пчел они аккумулируются (накапливаются) в их организме. Так, в теле молодых (3-дневных) пчел не обнаружены свинец, ртуть, кадмий и мышьяк, а содержание цинка и меди было достоверно ниже, чем в растениях (соответственно 11,45 и 3,41 мг/кг, что в 2,96 и 2,32 раза ниже, чем в растениях).

Достаточно резкое увеличение содержания тяжелых металлов происходит в теле пчел в первые 2 недели их жизни, т.е. когда пчелы выполняют цикл внутриульевых работ (главным образом выращивают расплод и строят соты). В этом возрасте содержание цинка достигает 103,9, а меди - 39,7 мг/кг, что в 9,1 . 11,6 раза больше, чем в теле молодых пчел. В этом же возрасте в организме пчел фиксируется и кадмий и свинец. Переход пчел к выполнению функций по сбору нектара и пыльцы приводит к увеличению содержания в их организме тяжелых металлов, но не столь резко. Так, у пчел в возрасте 25 дней содержание цинка и меди возрастает, но лишь на 63 и 41%, соответственно, по сравнению с содержанием этих элементов у пчел из тех же семей в .& возрасте 15 дней. В этом же возрасте пчел отмечается максимальное содержание в их организме свинца и кадмия 1,9 и 0,73 мг/кг, соответственно.

Первоначальная рабочая гипотеза строилась на том, что основное накопление тяжелых металлов в теле пчел происходит в период сбора пчелами нектара и пыльцы в природе. Однако приведенные выше данные не подтверждают эту гипотезу. Для уточнения этого механизма был поставлен специальный опыт. Было сформировано три группы по 5 нуклеусных семеек в каждой, которые помещались в раздельных секциях изолятора. В сформированные семейки были подсажены молодые плодные матки, выведенные от одной материнской семьи. Нуклеусные семейки были сформированы из равного количества молодых пчел (3-5-дневного возраста, полученных в изоляторах и перемешанных между собой), т.е. выравненных по физиологическому состоянию и происхождению. Пчелы семей первой группы получали в качестве корма чистый сахарный сироп 65%-ной концентрации, пчелы второй группы - чистый мед из одной семьи, а пчел третьей группы обеспечивали медом и пергой из той же семьи, что и второй группы (для обеспечения выровненного уровня содержания тяжелых металлов в каждой группе семеек).

Содержание тяжелых металлов определяли в теле пчел в возрасте 3-5, 13-15 и 23-25 дней.

Установлено, что питание пчел в течение 20 дней сахарным сиропом не приводило к существенным изменениям содержания в их теле исследуемых металлов. Колебания имелись, но они находились в пределах точности измерения этих показателей. Двадцать дней пребывания пчел на безбелковой диете приводило их к практически полной гибели. За этот период они вырастили меньше расплода в 14 раз, чем пчелы из семеек, имевших мед и пыльцу.

Не установлено достоверного увеличения содержания тяжелых металлов в теле пчел, которые питались в течение 20 дней чистым медом. Продолжительность жизни пчел в этой трупе нуклеусов была достоверно выше, чем у пчел на сахарном сиропе, но они вырастили меньше расплода за это время в 4,3 раза, чем пчелы из семеек, питавшихся и медом и пыльцой.

Выявлено, что потребление молодыми пчелами большего количества белкового корма (перги), приводит к высоко достоверному увеличению в их теле тяжелых металлов. За 20 дней питания пчел пергой содержание цинка увеличилось в 12,3, а меди - в 14,2 раза по сравнению с количеством этих металлов в теле 3-5-дневных пчел. Мышьяка, кадмия и ртути в теле пчел не зафиксировано, а содержание свинца за 20 дней питания пчел пергой возросло с нулевой отметки до 1,5 мг/кг.

Из исследованных продуктов пчеловодства (мед, воск, пыльца, перга, прополис и маточное молочко) меди маточное молочко содержали наименьшее количество тяжелых металлов. В исследуемых 89 образцах меда содержание цинка, меди и свинца было достоверно меньше, чем в прополисе, пыльце, теле. пчел, растениях и почве. Так, содержание в меду цинка было меньше, чем в телах пчел из тех же семей почти в 153, меди в 43, кадмия в 19, а свинца в 2,4 раза меньше. Из всех продуктов пчеловодства прополис и пыльца содержат наибольшее количество тяжелых металлов.

Достоверные различия в уровне содержания тяжелых металлов в различных продуктах пчеловодства (мед - пыльца -прополис) определяются в первую очередь их биохимическим составом, процессами образования (формирования) и механизмами переработки пчелами. Так, по зольности меда и пыльцы различия составляют 13 раз, по содержанию белка 65-325 раз, по содержанию липидной фракции 8 раз. Мед содержит на 95-99% углеводов от сухого вещества, переваримость которых в орга-; низме пчелы доходит до 99,59%, а пыльца дает в 1500 раз боль-,, шее количество непереваримых веществ, чем мед.
В нектаре растений преобладают глюкоза, фруктоза и сахароза. Усваивая из воздуха диоксид углерода, из почвы воду, а также используя солнечную энергию, растения образуют углеводы, которые поступают к нектарникам и используются для секреции нектара. Следует помнить о том, что забираемая пчелой порция нектара формируется (секретируется) в течение буквально нескольких часов. Ведь известно, что продолжительность нек-таровыделения цветка очень короткая: так, цветок гречихи, огурца нектароносят 1 день, у фацелии и подсолнечника - 2 дня.: Кроме того, у нектарников различных растений наблюдается суточный ритм их функционирования. Цветок гречихи продуцирует нектар только в утренние часы. Именно все отмеченное и определяет минимальное содержание тяжелых металлов в нектаре по сравнению с пыльцой, которая формируется в течение нескольких дней из совершенно иных компонентов (липидов, белков, углеводов и минеральных веществ).

Содержание тяжелых металлов в нектаре (отобран из медовых зобиков пчел) было меньше, чем в пыльце (обножке) из тех же семей в 2,5-3000 раз.

Установлены также достоверные различия в содержании свинца в нектаре из медового зобика пчелы и приготовленного из него меда. Так, содержание свинца в нектаре, вносимом пчелами в улей, составляло в среднем 0,69+0,033 мг/кг, а в меду из той же семьи 0,43+0,057 мг/кг. Выявленные различия достоверны (Р=0,99). Эти различия, по-видимому, определяются тем, что пчелы, перерабатывая нектар в мед отцеживают из нектара значительное количество пыльцевых зерен, содержание тяжелых металлов в которых достоверно выше, чем в нектаре.

Именно за счет уменьшения содержания пыльцы в зрелом меду и происходит достоверное снижение количества тяжелых металлов в нем. Частично тяжелые металлы аккумулируются в жировом теле и других структурах тела пчелы. Некоторое их количество удаляется экскреторными органами.

Воск содержит сравнительно небольшое количество тяжелых металлов.

Концентрация тяжелых металлов в прополисе может быть такой же, как в почве и растениях, а в ряде случаев и выше. Это связано с тем, что их поступление в прополис происходит из почвы при секреции растениями смолообразных веществ, которая также протекает длительное время. Наряду с этим, они могут аккумулировать летучие вещества из воздуха за счет высокой концентрации сухих веществ.

На уровень загрязнения продуктов пчеловодства сильное влияние оказывает удаленность пчелиной семьи от источника загрязнения. Для изучения этого фактора был поставлен специальный эксперимент.

Исследовали пыльцевую обножку, которую пчелы собирали в одно и то же время преимущественно с одуванчика, массово произрастающего в районе крупной оживленной автомагистрали (Москва - Самара). Одна опытная группа семей находилась в 150 м от автомагистрали, другая - около 1000 м от нее. В каждой группе было по 5 семей-аналогов. Из отобранных проб обножек, собранных пчелами опытных семей, была механически (по цвету) отделена пыльца только одного вида растения (одуванчика), произрастающего на различном удалении от автомагистрали.

Установлено, что в пыльце, собранной пчелами, находившимися в 150 м от автомагистрали, содержание свинца составило в среднем 1,56+0,031 мг/кг, а в пыльце того же вида растения, но отобранной от семей, находившихся на расстоянии около 1000 м от автодороги, - всего лишь 0,03+0,0067 мг/кг, что в 52 раза меньше (разница высоко достоверна, Р>0,999). После 10 дней эксперимента отобрали пробы пчел, возвращающихся с поля с обножкой, и определили содержание свинца в телах пчел, фуражировавших на цветках этих участков. Установлено, что различия по содержанию свинца в теле пчел из подопытных семей были также очень глубокими - 3,22+0,092 и 0,21±0,017 мг/кг, соответственно (различия высоко достоверны, Р>0,999). Кроме того, из полученных экспериментальных материалов следует, что в организме пчел, собиравших пыльцу, высоко достоверно возрастает (накапливается) содержание свинца.

Выполненные исследования позволяют заключить о следующем.
1. Из всех продуктов пчеловодства мед является экологически самым чистым продуктом, а прополис, пыльца и перга наиболее загрязненными.
2. Максимальная чистота меда определяется его биохимическим составом (преимущественно углеводы, которые выделяются секреторными клетками нектарников в течение нескольких часов) и тщательным отцеживанием пыльцевых зерен от нектара промежуточным клапаном в медовом зобике пчелы.
3. Основное количество тяжелых металлов накапливается в теле пчел за счет интенсивного потребления ими в течение двух недель пыльцы и перги, загрязненность которых в сотни раз выше, чем нектара и меда, а также в процессе переработки нектара в мед при отцеживании пыльцы в медовом зобике и поступлении ее в среднюю кишку.
4. Пчелы, пыльца, перга и прополис могут служить объективными индикаторами экологической чистоты окружающей среды и содержания тяжелых металлов в почве.
5. При получении пыльцевой обножки и перги особенно тщательно необходимо подбирать экологически чистые территории. Пчелиные семьи для производства пыльцы и перги нельзя размещать ближе 1000м от крупных автомагистралей, что приводит к недопустимому уровню содержания свинца в этих продуктах.


 


Расскажите друзьям об этой новости:

Загрузка комментариев...