Аккумуляция токсикантов в организме пчел и мёде в условиях экологически кризисных районов Республики Татарстан

Введение

Пчеловодство — одна из отраслей сельского хозяйства. Уровень развития пчеловодства влияет на урожайность энтомофильных культур, сохранение естественных биоценозов на планете.

По данным В. И. Лебедева, Л. В. Прокофьевой в 26 регионах РФ пчелиных семей сократилось на 25 тысяч семей (33 %). В Воронежской области их численность сократилась почти на 7 тысяч (9 %), в Краснодарском крае — на 14 тысяч (9 %), в Республике Башкортостан потеряно около 5 тысяч (2 %) [8].

Феномен исчезновения пчел отмечен не только в России, но и в Бразилии, США, Испании, Франции и других странах. Исследователи данного явления предполагают, что первопричиной является клещ варроа. Он может быть переносчиком ряда заболеваний, в том числе и вирусных, таких как вирус деформации крыла, вирус острого паралича, вирус медленного паралича и др. [3]. Микозные болезни также приводят к ослаблению пчелиных семей на пасеках, снижению способности пчел к медосбору и опылению, и гибели пчелосемей [2, 4, 5, 13].

В современных условиях техногенеза антропогенная деятельность вносит большой вклад в изменение среды обитания медоносных пчел. Поллютанты в больших количествах проникают в объекты трофической цепи. Аккумулируясь в организме медоносных пчел, токсиканты могут образовывать токсичные метаболиты и вызывать развитие болезней [1, 5, 6, 7, 12].

В связи с этим возникает необходимость провести оценку загрязнения токсикантами организма медоносных пчел и продуктах пчеловодства (мёд).

Цель исследования

Цель работы — изучить аккумуляцию токсикантов в системе «пчела-мёд».

Материалы и методы

Для достижения намеченной цели в течение четырех лет (2010—2013 гг.) осуществляли сбор образцов мёда и пчел на 24-х пасеках Республики Татарстан (РТ). Были выбраны по 3 точки в Альметьевском (1), Азнаевском (2), Бугульминском (3), Заинском (4), Лениногорском (5), Новошешминском (6), Черемшанском (7) районах, расположенных в юго-восточной части РТ (Бугульминская возвышенность), где развиты сельское хозяйство, нефтедобывающая промышленность, теплоэнергетический комплекс, машиностроение. Пасеки расположены вдали от крупных промышленных центров на расстоянии 30—45 км, но в непосредственной близости от автодорог с интенсивным движением (на расстоянии 4 км и менее).

Три точки отбора проб, расположенных в Верхнеуслонском районе (8) на расстоянии более 5 км от автодорог были выбраны в качестве контроля. Данный район характеризовался низкой интенсивностью техногенеза. Верхнеуслонский район расположен на западе РТ (северо-восточная часть Приволжской возвышенности). Условия содержания пасек и технология производства пчелопродуктов на всех пасеках идентичны.

Образцы живых пчел отбирались в период с мая до конца августа. Живые пчелы стряхивались с рамки, вынутой из улья, в большие полиэтиленовые пакеты. Отбор проб сотового мёда осуществляли с каждой пятой рамки. В верхней части рамки вырезали кусок сота с мёдом размером 5×5 см, мёд отделяли фильтрованием через марлю. Для анализа мёд хранили в плотно закрытых стеклянных баночках при температуре +5° С. Для пробоподготовки готовили навески трупов пчел по 0,5 г, для мёда — 10 г. Каждую навеску помещали во фторопластовые цилиндры, добавляли 10 мл концентрированной азотной кислоты.

Готовую реакционную смесь помещали в микроволновую печь — минерализатор MARS 5 и осуществляли разложение проб. По завершении программы разложения и охлаждения, полученный раствор фильтровали через фильтр «синяя лента» в мерную колбу на 100 см³. Затем бидистилированной водой доводили раствор до метки. Коэффициент разбавления образцов равен 5. Анализ проводили с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований показали, что содержание токсикантов в организме пчел (таблица 1) имели более высокие показатели, чем в мёде (таблица 2). Данные таблицы 1 показывают, что концентрации токсичных элементов в теле пчел по сравнению с контрольным вариантом оставались высокими во всех исследованных районах РТ.

Таблица 1 — Содержание поллютантов в пробах пчел в районах РТ, мг/кг (1 — Альметьевский, 2 — Азнакаевский, 3 — Бугульминский, 4 — Заинский, 5 — Лениногорский, 6 — Новошешминский, 7 — Черемшанский, 8 — Верхнеуслонский районы)

Примечание: *р<0,05, **р<0,01, ПДК вредных веществ для организма пчел не разработаны

Так, содержание железа возрастало в пробах семи районов относительно контроля (р>0,05) и статистически значимо в 1,2 раза (р<0,01) в пробах первого района и 1,5 раза (р<0,05) в пробах четвертого района. Наибольшие значения кадмия в организме пчел также выявлены в образцах первого (1,85±0,03 мг/кг), второго (1,83±0,03 мг/кг), третьего (1,63±0,19 мг/кг) и четвертого (1,62±0,1 мг/кг) районов, что в 3,2—3,6 раза выше контрольных значений (р<0,01).

Содержание меди (24,93±0,35 мг/кг) статистически значимо увеличивалось в образцах пчел первого района (р<0,01). В пробах пчел второго (7,37±0,83 мг/кг), четвертого (8,89±1,58 мг/кг), седьмого (7,74±0,46 мг/кг) районов зарегистрированы высокие показатели меди, превышающие контрольные значения в 4—5 раз (р<0,05). Содержание цинка возрастало в пробах первого, второго, третьего, седьмого (р<0,01), шестого (р<0,05) районов. Аккумуляция значительных концентраций меди и цинка в образцах пчел исследуемых районов, вероятно связана с необходимостью данных биогенных элементов для нормальной жизнедеятельности пчел [11, 14].

Высокие значения свинца отмечены в пробах пчел первого — 14,70±1,21 мг/кг, второго — 14,45±0,89 мг/кг, третьего — 10,77±1,08 мг/кг (р<0,01) и пятого — 12,74±1,75 мг/кг, седьмого — 9,48±1,33 мг/кг (р<0,05) районов, в которых его доля в 2,7—3 раза больше, чем в контроле (4,94±0,54 мг/кг). Концентрация никеля статистически значимо увеличивалась в пробах пчел второго (7,77±0,64 мг/кг) района (р<0,01), в которых его доля в 13 раз больше, чем в контроле (0,59±0,20 мг/кг). Накопление организмом пчел больших концентраций свинца может быть связано с наличием в воздухе его изотопов, образующихся при распаде радона, выходящего с поверхности земли [9], с выхлопными газами, стиранием автомобильных шин [14]. Различия в концентрациях токсикантов, обнаруженных в организме пчел во всех районах исследования, прежде всего, связаны с местами сосредоточения пасек вблизи от автотрасс, состоянием окружающей среды, состоянием пчелосемей, а также с особенностями миграции токсикантов в системе «почва-растение-пыльца-пчелы-мёд» [10].

Значительное увеличение токсикантов в организме пчел по сравнению с мёдом, свидетельствует о том, что пчелы участвуют в фильтрации мёда, тем самым очищая его от токсикантов и защищая расплод от негативных экологических условий. Анализ таблицы 2, показал, что содержание токсикантов в пробах мёда зависит от района и сбора.

Таблица 2 — Содержание поллютантов в пробах меда в районах РТ, мг/кг (1 — Альметьевский, 2 — Азнакаевский, 3 — Бугульминский, 4 — Заинский, 5 — Лениногорский, 6 — Новошешминский, 7 — Черемшанский, 8 — Верхнеуслонский районы)

Примечание: *р<0,05, **р<0,01, ПДК по СанПин — 42-123-4089-86, ПДК по СанПин — 2.3.2.1078–01

Так, высокие показатели содержания загрязнителей в мёде, относительно контроля зарегистрированы в первом, втором, третьем, четвертом и пятом районах.

Однако, превышение ПДК СанПин — 2.3.2.1078–01 по свинцу отмечено в пробах мёда первого (1,27±0,03 мг/кг) и третьего (1,13±0,12 мг/кг) района (р<0,01). Кроме того, отмечено превышение ПДК кадмия в образце мёда первого района (0,05±0,003 мг/кг). Высокие значения свинца и кадмия в пробах мёда данных районов, вероятно связано с достаточно близким сосредоточением пасек с асфальтированными дорогами (расстояние менее 2 км), дорогами, ведущим к местам нефтедобычи и буровым площадкам (расстояние менее 1 км), снижением фильтрационных способностей пчел. Однако в мёде с территорий других районов содержание токсикантов не превысило допустимых пределов, очевидно, это связано с большей удаленностью пасек от автодорог, дорог ведущих к нефтяным объектам, аккумуляцией в теле пчел.

Таким образом, в указанных районах Республики Татарстан в результате техногенного воздействия отмечается высокие концентрации токсикантов в теле пчел и мёде. В образцах мёда двух районов (Альметьевский и Бугульминский) отмечено превышение ПДК свинца и кадмия, что вызывает необходимость в данных районах разработки и внедрения новых технологий разведения пчел и получения экологически чистых продуктов пчеловодства. В связи с этим нами предлагаются меры по снижению миграции токсикантов из внешней окружающей среды в продукты пчеловодства:

1. Контролировать содержание тяжелых металлов в продуктах пчеловодства.
2. Для расположения пасек и медоносных ресурсов целесообразно выбирать наименее загрязненные участки и учитывать близость участков к источникам загрязнения (расстояние от автодорог и не менее 5 км).
3. Разработать и внедрить эффективные экологически чистые лекарственные препараты для лечения пчел.

Выводы

Проведенные исследования свидетельствуют о высокой степени загрязнения мёда в двух районах РТ. Однако, для конечных результатов, характеризующих экологическую ситуацию в РТ, необходимы дополнительные исследования с учетом других территориальных структур республики, а также других групп экотоксикантов, определяющих особенности их поведения в системе «почва-медоносные растения-пчелы-мёд».

Литература

1. Аккумуляция тяжелых металлов в теле пчел / Е. К. Еськов, Г. С. Ярошевич, М. Д. Еськова и др. // Пчеловодство. — 2008. — № 2. — C. 14—16.
2. Аликин, Ю. С. и другие. Благополучие пчел в современных условиях / Ю. С. Аликин, А. З. Афиногенов, Ю. М. Батуев // Пчеловодство. — 2009. — № 3. — С. 24
3. Богомолов, К. В., Яранкин, В. В. Коллапс пчелиных семей. Болезни пчел. Рязань. — 2011. — 96 с.
4. Гнездин, А. П., Акчурин, М. М., Бахтиярова, С. М. Пчелы биоиндикаторы окружающей среды // «Пчеловодный вестник». — 2005. — № 9. — С. 5.
5. Гробов, О. Ф., Смирнов А. М., Попов Е. Т. Болезни и вредители медоносных пчел. — М.: Агропромиздат, 1987. — 335 с.
6. Кашина, Г. В. Эколого-токсикологические основы системы защиты медоносных пчел от болезней и вредителей: дис… док. биол. наук: 03.00.16 / Кашина Галина Васильевна. — Красноярск, 2009. — 499 с.
7. Коркина, В. И. Пыльцевая обножка медоносных пчел как индикатор в апимониторинге загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами: дис. … канд. биол. наук: 03.00.16 / Коркина Валентина Игоревна. — Новосибирск, 2009. — 157 с.
8. Лебедев, В. И., Прокофьева, Л. В. Росстат о состоянии пчеловодства / В. И. Лебедев, Л. В. Прокофьева // Пчеловодство. — 2012. — № 5, С.3—5.
9. Новоселов Г. Н. Объемная активность радона и его дочерних продуктов распада в атмосферных осадках. — URL: http://asf.ural.ru/VNKSF/tezis_v6/15/9.html
10. Назарова, Н. П., Мукминов, М. Н. Факторы, влияющие на интенсивность эпизоотического процесса при микозах пчел / Н. П. Назарова, М. Н. Мукминов // Материалы второй всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные достижения ветеринарной медицины и биологии — в сельскохозяйственное производство» — Уфа: Башкирский ГАУ, 2014, С. 305—309.
11. Осинцева, Л. А. В. И. Накопление тяжелых металлов в продуктах пчеловодства / Л. А. Осинцева, К. Я. Мотовилов, В. И. Коркина // Сельскохозяйственная биология, 2010. — № 2. — С. 88—90.
12. Пашаян, С. А. Свойства миграции тяжелых металлов / С. А. Пашаян // Пчеловодство. — 2006. — № 9. — С.12—13.
13. Попов, А. А. Проблемы экологии и патологии медоносных пчел в Республике Татарстан / А. А. Попов, М. Н. Мукминов, И. В. Курбанов, Т. М. Салимов // Филология и культура. — 2005. № 4. — С. 182—187.
14. Скребнева, Л. А. Особенности аккумуляции тяжелых металлов в медоносных пчелах различных временных генераций / Л. А. Скребнева, Ф. С. Билалов, М. Н. Мукминов и др. // Ученые записки казанского университета, 2012. — том 154. — С. 133—145.

Literature

1. Akkumulyaciya tyazhelyx metallov v tele pchel / E. K. Es’kov, G. S. Yaroshevich, M. D. Es’kova i dr. // Pchelovodstvo. — 2008. — № 2. — C. 14—16.
2. Alikin, Yu. S. i drugie. Blagopoluchie pchel v sovremennyx usloviyax / Yu. S. Alikin, A. Z. Afinogenov, Yu. M. Batuev // Pchelovodstvo. — 2009. — № 3. — S. 24
3. Bogomolov, K. М. , Yarankin, М. V. Kollaps pchelinyx semej. Bolezni pchel. Ryazan'. — 2011. — 96 s.
4. Gnezdin, A. P., Akchurin, M. M., Baxtiyarova, S. M. Pchely bioindikatory okruzhayushhej sredy // «Pchelovodnyj vestnik». — 2005. — № 9. — S. 5.
5. Grobov, O. F., Smirnov A. M., Popov E. T. Bolezni i vrediteli medonosnyx pchel. — M.: Agropromizdat, 1987. — 335 s.
6. Kashina, G. V. E’kologo-toksikologicheskie osnovy sistemy zashhity medonosnyx pchel ot boleznej i vreditelej: dis… dok. biol. nauk: 03.00.16 / Kashina Galina Vasil’evna. — Krasnoyarsk, 2009. — 499 s.
7. Korkina, V. I. Pyl’cevaya obnozhka medonosnyx pchel kak indikator v apimonitoringe zagryazneniya okruzhayushhej sredy tyazhelymi metallami: dis. … kand. biol. nauk:03.00.16 / Korkina Valentina Igorevna. — Novosibirsk, 2009. — 157 s.
8. Lebedev, V. I., Prokof’eva, L. V. Rosstat o sostoyanii pchelovodstva / V. I. Lebedev, L. V. Prokof’eva // Pchelovodstvo. — 2012. — № 5, S. 3—5.
9. Novoselov G. N. Ob"emnaya aktivnost' radona i ego dochernix produktov raspada v atmosfernyx osadkax. — URL: http://asf.ural.ru/VNKSF/tezis_v6/15/9.html
10. Nazarova, N. P., Mukminov, M. N. Faktory, vliyayushhie na intensivnost' e’pizooticheskogo processa pri mikozax pchel / N. P. Nazarova, M. N. Mukminov // Materialy vtoroj vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem «Sovremennye dostizheniya veterinarnoj mediciny i biologii — v sel’skoxozyajstvennoe proizvodstvo» — Ufa: Bashkirskij GAU, 2014, S. 305—309.
11. Osinceva, L. A. V. I. Nakoplenie tyazhelyx metallov v produktax pchelovodstva / L. A. Osinceva, K. Ya. Motovilov, V. I. Korkina // Sel’skoxozyajstvennaya biologiya, 2010. — № 2. — S. 88—90.
12. Pashayan, S. A. Svojstva migracii tyazhelyx metallov / S A. Pashayan // Pchelovodstvo. — 2006. — № 9. — S. 12—13.
13. Popov, A. A. Problemy e’kologii i patologii medonosnyx pchel v Respublike Tatarstan / A. A. Popov, M. N. Mukminov, I. V. Kurbanov, T. M. Salimov // Filologiya i kul’tura. — 2005. № 4. — S. 182—187.
14. Skrebneva, L. A. Osobennosti akkumulyacii tyazhelyx metallov v medonosnyx pchelax razlichnyx vremennyx generacij / L. A. Skrebneva, F. S. Bilalov, M. N. Mukminov i dr. // Uchenye zapiski kazanskogo universiteta, 2012. — tom 154. — S. 133—145.