Биология моря, 2023, T. 49, № 3, стр. 186-194

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материалом для анализа служили образцы мускула (ноги), мантии и гепатопанкреаса брюхоногих моллюсков семейства Buccinidae, добытых с помощью донного трала в ходе научно-исследовательских работ на НИС “Дмитрий Песков” в июне 2020 г. В координатах 48°21′ с.ш., 145°06′ в.д. с глубины 140 м отловлены Neptunea excelsior Fraussen et Terryn, 2017 и N. behringiana (Middendorff, 1849); N. multistriata (Aurivillius, 1885) – с глубины 61 м (47°59′ с.ш., 143°28′ в.д.); N. varicifera (Dall, 1907) (47°36′ с.ш., 144°19′ в.д.) и Buccinum verkruezeni Kobelt, 1882 (47°44′4 с.ш., 144°31′4 в.д.) – с глубины 161 м (рис. 1). Для получения образцов тканей использовали по 1 экз. каждого вида моллюсков. Высота раковины выловленных особей изменялась от 61 до 134 мм, диаметр устья – от 37 до 76 мм, масса животного с раковиной – от 25 до 196 г (табл. 1).

Рис. 1.

Места отбора брюхоногих моллюсков семейства Buccinidae: 1 – Neptunea excelsior и N. behringiana; 2 – N. varicifera; 3 – Buccinum verkruezeni; 4 – N. multistriata.

Керамическим ножом от тела брюхоногих моллюсков отделяли мускул, мантию и гепатопанкреас. Полученные пробы хранили в морозильной камере при температуре –20°С, перед анализом размораживали, гомогенизировали и отбирали навеску массой 1 г с точностью до 0.01 г.

Навески помещали в тефлоновые сосуды, приливали по 5 см³ азотной кислоты особой чистоты (ОСЧ), затем проводили минерализацию в лабораторной микроволновой системе MARS 6 (Cem Corp., USA) при максимальных значениях температуры 300°С, давлении 800 psi. Минерализаты количественно переносили в градуированные пробирки объемом 10 см³, доводили до метки дистиллированной водой и анализировали (Методика…, 2009). Анализ навесок выполняли в двух повторностях. Для контроля чистоты кислоты для каждой партии проб (5 шт.) проводили минерализацию холостой пробы.

Концентрации Pb, Cd, Cu, Cr, Mn, Ni и As определяли атомно-абсорбционным методом в режиме электротермической атомизации (GFAA) на спектрофотометре АА-6800 (Shimadzu, Япония) с графитовой печью и коррекцией фона на основе эффекта Зеемана. Концентрацию Fe измеряли этим же методом, но в пламенном режиме с дейтериевой коррекцией фона (FLAA). Точность измерений составила 20% для Fe, 25% – для Pb и Cu, 26% – для Cd, 32% – для As и Mn, 34% – для Cr и 36% – для Ni (Методика …, 2009). Для градуировки спектрофотометра и контроля точности результатов измерений применяли стандартные образцы утвержденного типа – ГСО 7330-96 состава раствора ионов металлов (Fe, Cd, Mn, Cu, Ni и Pb), ГСО 7264-96 состава раствора ионов As (III), ГСО 7781-2000 состава раствора ионов Cr (VI).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Полученные результаты свидетельствуют о широком диапазоне концентраций и разных уровнях аккумуляции микроэлементов органами и тканями брюхоногих моллюсков. Наибольшее различие между максимальным и минимальным содержанием в органах и тканях нептуней характерно для Cd. У Neptunea varicifera эти показатели различаются в 14.3 раза, а у N. multistriata – до 72 раз. Содержание Cr характеризуется наибольшим постоянством, различия между его максимумом и минимумом составляют от 1.3 раза у N. multistriata и N. behringiana до 1.6 раза у N. excelsior (табл. 2). У Buccinum verkruezeni максимальное различие накопления (8.2 раза) характерно для Cu, минимальное – для As, содержание которого в тканях этого моллюска оставалось практически на одном уровне.

В мускуле всех исследованных особей максимальное различие предельных значений концентрации элемента отмечено для As (23.7 раза), минимальное – для Ni (1.4 раза). В гепатопанкреасе разных видов гастропод этот показатель был максимальным для Mn, содержание которого варьировало от 15.0 до 0.5 мг/кг сырой массы, минимальной была разница в содержании Fe (1.6 раза). В мантии предельные значения концентраций максимально отличались у Cd (8.0 раз), а содержание Pb у разных видов было практически одинаковым.

Последовательность микроэлементов, расположенных в порядке снижения их содержания в исследованных тканях отдельных видов брюхоногих моллюсков, также различалась (рис. 2, табл. 3). У N. excelsior в разных тканях в ряду совпадало положение Fe, As, Cu и Mn, у N. behringiana – только Fe, у N. multistriata – Fe, Ni и Pb, а у B. verkruezeni – Fe, Mn и Pb. В рядах последовательностей для мантии и мускула N. varicifera совпадало положение всех элементов, а для гепатопанкреаса – всех, кроме Ni и Cr. В целом, в тканях всех исследованных моллюсков максимальными были концентрации Fe, минимальными – преимущественно Cd или Pb (табл. 3).

Рис. 2.

Распределение концентраций микроэлементов в мускуле (а), гепатопанкреасе (б) и мантии (в) брюхоногих моллюсков из вод юго-восточного Сахалина (Охотское море).

В мускуле последовательность микроэлементов, расположенных в порядке убывания их концентрации, полностью совпадала у N. excelsior, N. varicifera и N. multistriata, а у N. behringiana и B. verkruezeni отличалась незначительно (табл. 3).

Наибольшее содержание в мускуле Fe и As отмечено у N. varicifera, Cu и Ni – у N. behringiana, Mn – N. multistriata, Cr – N. excelsior, а Pb и Cd – у B. verkruezeni. Минимальные концентрации Fe, Cu и Ni зафиксированы у N. excelsior; As, Pb и Cu – у N. behringiana; Mn – у B. verkruezeni и Cr – у N. multistriata (табл. 2).

В гепатопанкреасе максимальные концентрации Fe, As, Mn и Pb выявлены у N. varicifera, Cr и Ni – у N. excelsior, Cd – у N. multistriata и Cu – у B. verkruezeni (табл. 2). Минимальное содержание большинства рассматриваемых микроэлементов (Mn, Cr, Ni, Pb и Cd) в этой железе установлено для B. verkruezeni, As – для N. multistriata и Cu – для N. behringiana (табл. 4).

Нептунеи, в отличие от представителя рода Buccinum, демонстрируют сходство по микроэлементам с максимальной (Cd) и минимальной (Cr) вариативностью концентраций. Кроме того, у разных представителей рода Neptunea положение микроэлементов в рядах последовательности их концентраций в мускуле совпадает или отличается незначительно.

ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что биодоступность вещества зависит от его химических свойств и химических свойств среды, от уровня температуры и присутствия взвешенных веществ, а также от особенностей и состояния гидробионтов (Алексевнина, Поздеев, 2016). В нашем исследовании также прослеживается зависимость уровней аккумуляции микроэлементов органами и тканями брюхоногих моллюсков от ряда факторов. Так, у близких по размерам нептуней Neptunea excelsior и N. behringiana, отобранных на одном участке (глубина 140 м), концентрации микроэлементов в отдельных тканях различались в пределах 1.0–4.0 раз. У представителей разных родов N. varicifera и Buccinum verkruezeni, выловленных в одном и том же месте на глубине 161 м, в мускуле и гепатопанкреасе различия в содержании всех микроэлементов также находились в пределах одного порядка (от 1.1 до 4.5 раза), за исключением Mn, содержание которого в гепатопанкреасе N. varicifera было выше на порядок. Максимальные различия в содержании микроэлементов в тканях выловленной с глубины 61 м наиболее мелкоразмерной N. multistriata относительно N. excelsior и N. behringiana отмечены для Cd в гепатопанкреасе (выше в 5.9 и 6.2 раза соответственно), относительно N. varicifera – для As в гепатопанкреасе (на порядок ниже) и относительно B. verkruezeni – для Cd в гепатопанкреасе (на порядок выше). Близость мест поимок и сходные глубины (рис. 1) позволяют предположить, что на участках обитания N. varicifera и B. verkruezeni абиотические характеристики были сходными, как и в местах обитания N. excelsior и N. behringiana, но отличались от таковых у N. multistriata.

Отличия в содержании микроэлементов могут определяться не только параметрами среды, но и разными стадиями онтогенеза, физиологическим состоянием исследованных особей, а также видовыми особенностями аккумуляции элементов (Покаржевский, 1993) и особенностями питания. Как известно, брюхоногие моллюски могут быть детритофагами (Minami, 2000), падальщиками (Aguzzi et al., 2012) или хищниками, нападающими на полихет, двустворчатых (Taylor, 1978) и брюхоногих (Yamakami, Wada, 2021) моллюсков. Исследования, проведенные в водах северо-западной Атлантики, показали, что основу питания букцинума B. undatum составляют полихеты, а нептунеи N. antiqua – двустворчатые моллюски (Taylor, 1978). Возможно, у исследованных нами представителей родов Buccinum и Neptunea объекты преимущественного питания также различались, оказывая влияние на микроэлементный состав.

Геохимические особенности распределения микроэлементов в районах обитания гидробионтов влияют на аккумуляцию, определяя географические различия в рядах последовательности содержания микроэлементов в моллюсках. Так, в корейских водах ряды последовательности средних значений концентрации микроэлементов в N. arthritica cumingii и B. striatissimum имеют одинаковый вид: Cu > Mn > Pb > Cd > Cr > Ni (Mok et al., 2010), отличаясь от исследованных нами представителей родов Neptunea и Buccinum более высоким положением Pb и более низким – Ni.

Концентрации микроэлементов Cu > Cr > Ni > > Pb > Cd в мягких тканях (без органов пищеварения и выделения) брюхоногого моллюска Cipangopaludina chinensis (= Cipangopaludina chinensis malleata) из вод Кореи (Kim, Kim, 2006) и в тканях нептуней юго-восточного Сахалина располагаются в одинаковой последовательности. Не отличаются и последовательности концентраций микроэлементов в исследованных нами тканях брюхоногих моллюсков (за исключением гепатопанкреаса N. behringiana, где Fe > Mn > Cu > Pb) и в тканях Nerita bolteata (= Nerita articulate) и Littoraria undulata (= Littorina (Littoraria) undulata) из эстуария р. Хугли в Западной Бенгалии (Индия) (Mitra, Choudhury, 1993).

В ряду последовательностей микроэлементов в мускуле букцинума B. undatum из норвежских вод Fe, содержание которого было максимальным у исследованных нами брюхоногих моллюсков, занимает лишь третью (иногда вторую) позицию. Наиболее высокие концентрации отмечены для As, а вторую (иногда третью) позицию занимает Cu (Bakke et al., 2011).

Исследования брюхоногих моллюсков из впадины Дерюгина и охотоморских вод вблизи о-ва Парамушир показали, что для мускула и гепатопанкреаса N. convexa, N. insularis, B. pemphigus и Ancistrolepis grammata (= Ancistrolepis grammatus) короткий ряд последовательностей содержания микроэлементов в тканях имеет вид: Fe > Cu > > Cd > Ni (Kosyan, Gulbin, 2016), отличаясь от последовательностей рассматриваемых видов положением Cd и Ni.

Полученные нами данные характеризуют микроэлементный состав брюхоногих моллюсков на период их вылова. Ранее показано, что концентрации микроэлементов в тканях отдельных видов брюхоногих моллюсков зависят как от участка обитания (Bakke et al., 2011; Duysak, Ersoy, 2014), так и от времени года (Duysak, Ersoy, 2014; Ghosh et al., 2016), причем для Fe, Cu, Pb и Cr они могут различаться на порядок (Duysak, Ersoy, 2014).

Для гепатопанкреаса исследованных видов характерно более высокое, чем в мускуле и мантии, содержание анализируемых микроэлементов. У N. excelsior это справедливо для всех элементов, у N. behringiana – для Fe, Mn, Ni, Pb и Cd, у N. multistriata – Fe, Cu, Ni, Pb и Cd, у N. varicifera – Fe, As, Cu, Mn, Ni, Pb и Cd и у B. verkruezeni – Fe, Cu, Ni, Pb и Cd. Это согласуется с данными, полученными ранее для брюхоногих моллюсков из впадины Дерюгина и охотоморских вод вблизи о-ва Парамушир (Kosyan, Gulbin, 2016).

Орган-мишень – это орган или ткань, на которые в первую очередь воздействует то или иное вещество, в данном случае – орган, в котором концентрация микроэлементов превышает их содержание в других тканях в 5 и более раз. У исследованных представителей Buccinidae это гепатопанкреас, в котором у N. excelsior в 5 и более раз выше содержание Fe, Cr и Cd, у N. behringiana – Fe и Cd, у N. varicifera – As, Cu, Mn, Pb и Cd, у N. multistriata – Cd и у Buccinum verkruezeni – Cu. Органом-мишенью для As является также мускул N. varicifera.

В тканях исследованных моллюсков минимальные концентрации микроэлементов отмечены для Pb или Cd, максимальные – для Fe, что соответствует их содержанию (для Cd частично) в донных отложениях. На сопредельном участке шельфа северо-восточного Сахалина концентрации (мг/кг сухой массы) кислоторастворимых форм элементов в грунте снижаются в ряду в следующем порядке: Fe (2567) > Cr (4.72) > As (2.69) > > Pb (2.03) > Cu (0.92) > Cd (0.018) (Лишавская, Мощенко, 2008). Порядок распределения остальных рассмотренных элементов в тканях букцинид и в донных отложениях не совпадает. Более высокое положение As и Cu в рядах концентраций микроэлементов у букцинид относительно донных отложений обусловлено тем, что они, как и Fe, относятся к поглощаемым из геохимической среды биофильным элементам, которые используются в процессе жизнедеятельности гидробионтов (Геологический словарь, 1973). Накапливается все больше данных о важности этих микроэлементов в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма (Скальный, Рудаков, 2005), в том числе и для As, который относят к биофильным (Иваненко, Ковековдова, 2014) или к условно биофильным элементам. По регламентирующим документам (СанПиН 2.3.2.1078-01, 2002; Технический регламент ТР ТС 021…, 2011; Технический регламент ТР ЕАЭС 040…, 2016), допустимые уровни токсичных элементов для беспозвоночных составляют для Pb – 10, для As – 5 и Cd – 2 мкг/г сырой массы. В мускуле исследованных брюхоногих моллюсков допустимые уровни по As превышены у всех видов, за исключением N. behringiana, а в гепатопанкреасе – у всех видов. Причем в мышцах и гепатопанкреасе N. varicifera нормы As превышены на порядок. В гепатопанкреасе N. multistriata отмечено также превышение допустимого содержания Cd (табл. 2).

Известно, что неорганические формы As более токсичны, чем органические (Leermakers et al., 2006). В морской биоте мышьяк содержится преимущественно в виде малотоксичных органических соединений: арсенобентаин, арсеносахара, арсенохолин и арсенолипиды, а также метиларсонат и диметиларсинат (Щукин и др., 2019). Согласно литературным данным, содержание неорганических форм As у рыб и морских млекопитающих в большинстве случаев ниже предела обнаружения, а у других групп гидробионтов – не выше 0.060 мг/кг. Во всех пробах содержание неорганического мышьяка составляет менее 1% от его общего содержания (Sloth et al., 2005). Содержание общего As в мышцах Buccinum undatum из норвежских вод в разных районах составило 15, 46 и 28 мг/кг сырой массы, а неорганического – 0.0026, 0.0069 и менее 0.0027 мг/кг сырой массы (Bakke et al., 2011). Следовательно, высокие значения общего содержания As в гидробионтах, в частности, в брюхоногих моллюсках, превышающие допустимые уровни содержания этого элемента, не являются показателем опасности для человека. На основании этого допустимые уровни содержания As в гидробионтах, прописанные в отечественных нормативных документах, необходимо привести в соответствие с научными данными.

Согласно полученным нами результатам, в мускуле исследованных брюхоногих моллюсков максимальная вариабельность содержания характерна для As и Cd, минимальная – для Ni. В гепатопанкреасе этот показатель был максимальным для Mn и минимальным для Fe, в мантии – соответственно для Cd и Pb. В тканях нептуней наибольшей вариабельностью концентраций отличался Cd, наименьшей – Cr. У B. verkruezeni наиболее широкий диапазон значений отмечен для Cu, минимальный – для As. Мускул нептуней характеризуется одинаковой (Fe > > As > Cu > Mn > Cr > Ni > Pb > Cd) или близкой последовательностями микроэлементов, расположенных в порядке снижения уровней их содержания в моллюсках, отличаясь от таковой у букцинума (Fe > Cu > As > Mn > Ni > Cd > Cr > Pb).

Превышение санитарно-гигиенического норматива по содержанию кадмия отмечено в гепатопанкреасе N. multistriata. Допустимые уровни по мышьяку превышены в гепатопанкреасе всех видов исследованных брюхоногих моллюсков, в мускуле также у всех, за исключением N. behringiana.