Вплив важких металів на гідробіонтів

Важкі метали отруйні для всього живого, однак у біологічних дозах вони є входять до складу життєво необхідних речовин. Відома їх надзвичайно важлива роль у процесах клітинного дихання, механізмах регуляції білкового, ліпідного та вуглеводного обмінів, а також у забезпеченні енергетичних процесів. В основі механізмів фізіологічної дії біметалів лежить їх властивості взаємодії з білками та виступати як каталізатори ферментних систем синтезу та розпаду органічних речовин. Серед відомих на даний час 660 ферментів, понад 200 функціонують за безпосередньої участі мікроелементів. У забезпечені пластичного та енергетичного обмінів бере участь близько 20 металів. Про важливість мікроелементів у механізмах регуляції обміну речовин свідчить той факт, що наявність в організмі оптимальної кількості біоелементів викликає значну активізацію відповідних ферментних систем. У той же час як відсутність у структурі ферменту метала супроводжується повною втратою його активності. Один метал, наприклад цинк, може брати участь у активізації десятків ферментів. Гормональний метаболізм, імунна реакція, стабілізація рибосом також супроводжується участю цинку. Марганець не лише входить до складу деяких ферментів, але й проявляє специфічний вплив на їх активність. Кобальт проявляє свою біологічну активність входячи до складу вітаміну В12. Мідь є необхідним елементом для нормального функціонування клітин, бере участь у біохімічних процесах, окисно-відновлювальних реакціях [11, 25].

Дефіцит біометалів може призводити до значного порушення метаболітичних процесів, розвитку патологічних відхилень від норми. Надлишок будь-якого з металів викликає серйозні відхилення у нормальному функціонуванні та життєдіяльності організму.

Збільшення концентрації важких металів у навколишньому середовищі призводить до їх накопичення у різних органах і тканинах гідро біонтів. Причому деякі токсичні речовини здатні передаватися у зростаючих кількостях по трофічних ланцюгах навіть до людини.

В організмі гідробіонтів за умов збільшення вмісту металів відбувається ряд фізіологічних змін. Так, наприклад, може інтенсифікуватися синтез специфічного протеїну - металотіонеїну, який зв’язує надлишок металів у організмі та виводить їх з активного метаболізму. Це зумовлює стійкість гідробіонтів до забруднення середовища та накопичення високого вмісту металів у тканинах без порушення гомеостазу [25].

Значне збільшення вмісту важких металів у воді призводить до численних біохімічних, фізіологічних та морфологічних змін в організмі. Оскільки нормальна життєдіяльність риб визначається узгодженою роботою всіх функціональних систем та біохімічних процесів в їх основі, то відхилення від норми в одній з них, викликане токсикантом, може призводити до порушення життєдіяльності цілого організму. Це призводить до зниження видового різноманіття водних екосистем, в яких домінуючими стають види, які характеризуються стійкістю до дії важких металів, що є причиною змін структури популяцій та екосистеми в цілому [1, 35].

Токсична дія підвищеної концентрації важких металів у довкіллі проявляється у першу чергу на стані зябер та шкірних покривів риби. Відбувається зниження дифузної здатності та руйнування респіраторного епітелію зябер, кровотечі, зміни з боку пігментних клітин - хроматофорів, структурні зміни епідермального шару зябер. Шкіра та зябра вкриваються слизом, що перешкоджає нормальному газообміну. В результаті цих змін в організмі риб відбувається нестача кисню та накопичення вуглекислоти [12, 15]. Збільшення вмісту металів в організмі призводить до пригнічення синтезу ферментів та протеїнів, до зменшення розміру еритроцитів, зниженню рН крові, відмиранню рецепторних клітин бічної лінії, погіршенню роботи інших органів чуття, порушенню функціонування нирок та репродуктивної функції тощо [37].

Внаслідок зазначених причин, підвищення вмісту важких металів призводить до зниження виживання, темпів росту, плодючості, і в кінці кінців, викликає загибель організму. Змінюється вік дозрівання самиць, збільшується ступінь асинхронності дозрівання ооцитів. У самців відмічено зменшення кількості сперматогоніїв та сперматоцитів, порушується сам хід сперматогенезу. Значні аномалії при підвищеному вмісті отрутохімікатів у навколишньому середовищі виявляються у період ембріонального та раннього постембріонального розвитку кісткових риб [15, 36].

За останні 10 років зареєстровано понад 200 випадків масової загибелі риби у водоймах України, де загинуло понад 160 тис. тон риби. Як наслідок хронічного забруднення водойм України є збіднення їх іхтіофауни, зниження уловів та зменшення питомої частки особливо цінних видів [21].

Таким чином, можна відмітити, що у водоймах, які знаходяться під сильним антропогенним пресом, відбуваються серйозні зміни у щільності, різноманітності, групової структури видового складу іхтіофауни. Певні види вже зникли, чисельність інших катастрофічно знижується. У екосистемах водосховищ починають переважати види, які мають низьку господарську цінність.

Цікаві статті з розділу

Дослідження взаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера
Актуальність КР: Людина завжди цікавилася екологією з практичної точки зору з давніх часів. І тепер, коли людство хоче зберегти свою цивілізацію, воно більш ніж коли-небудь, має потребу в до ...

Екологічні проблеми Світового океану
Майже 3 / 4 поверхні нашої планети займають океани. Вода - дорогоцінна рідина, дар природи нашої планеті. У такій кількості, як на Землі, її немає ніде в Сонячній системі. Вода - це основа всіх життєв ...

Розробка методологічних засад інтегрованого управління лісовими ресурсами
Звіт про НДР: 64 стор., 5 рис., 15 табл., 67 використаних джерел. Об’єкт дослідження - лісові ресурси модельних підприємств Криму, Буковинських Карпат і Передкарпаття, Центрального Лісост ...