Аннотация

Урбанизация и антропогенное воздействие на окружающую среду приводит к загрязнению экосистем, в том числе городских, химическими элементами. В биомониторинговых исследованиях окружающей среды птицы являются наиболее подходящим индикатором загрязнения поллютантами. Цель исследования заключалась в изучении путей поступления микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, в организм обыкновенного павлина Pavo cristatus.
Исследование проводилось с 2018 по 2022 гг. на микропопуляциях физиологически здоровых особей обыкновенного павлина, содержащихся в трех зоопарках (г. Москва, г. Иваново, г. Ярославль). Объектами исследования являлись перья павлина (n = 33), компоненты рациона питания (n = 303), питьевая вода (n = 94), почва (n = 123) и снег (n = 204). Исследования по определению микроэлементов проводили на атомно- абсорбционном спектрометре КВАНТ-2АТ.
Вариабельность концентрации микроэлементов в исследуемой выборке особей составила, %: Zn – 73,9, Cu – 94,3, Fe – 111,6, Pb – 150,0, Cd – 136,88 и As – 203,87. Средние уровни накопления элементов в биосредах убывают в ряду Fe > Zn > Cu > Pb > Cd > As. Анализ рационов питания павлинов, организованных на базе зоологических учреждений Москвы, Иваново и Ярославля, показал, что Zn поступает 11,35, 6,60 и 2,50 мг; Cu – 2,29, 0,75 и 0,41 мг; Fe – 55,83, 30,54 и 6,78 мг; Pb – 0,14, 0,18 и 0,01 мг; Cd – 0,02, 0,01 и 0,005 мг; As – 0,04, 0,02 и 0,002 мг соответственно. Если особь полностью съедает весь выданный корм, то ориентировочное общее суточное поступление Zn от дневной нормы потребления элемента составляет 16,7–75,7 %, Cu – от 13,7 до 76,3 %, Fe – от 48,4 до 398,79 %. Pb, Cd и As поступают с рационами в пределах суточной нормы. Основной путь поступления Zn, Cu, Fe в Ярославле и Cd – пероральный, Fe в Москве и Иваново, As и Pb в Москве – ингаляторный.
В ходе анализа многомаршрутной и многосредовой экспозиции микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, при поступлении в организм птиц было установлено, что уровень концентрации эссенциальных микроэлементов в биосредах определяется их поступлением с пищей. Накопление организмом птиц Fe (в Москве и Иваново) и As (на всех территориях исследования) связано с их поступлением из почвенного покрова, т. к. в депонирующей среде обнаружен высокий уровень содержания данных эссенциальных микроэлементов. Наибольшее воздействие на организм птиц оказывает валовое содержание Pb в почве Москвы и питьевой воде Ярославля и Иваново. Снежный покров оказывал наименьшее воздействие на элементный статус биосред павлинов.

Ключевые слова

Биосреды, микроэлементы, тяжелые металлы, мышьяк, миграция, депонирующие среды, продукты, загрязнение

Вклад авторов

А. П. Каледин руководитель проекта. М. В. Степанова и В. А. Остапенко – исполнители проводимых исследований.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена на базе кафедры биоэкологии и биологической безопасности Российского биотехнологического университета (РОСБИОТЕХ).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Oganesyants LA, Sevostianova EM, Kuzmina EI, Ganin MYu, Chebykin EP, Suturin AN. Isotopic and chemical composition of the deep water of Lake Baikal. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):723–732. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-723-732
2. Senchenko M, Stepanova M, Pozdnyakova V, Olenchuk E. Migration of microelements and heavy metals in the system “soil-plant – plant-basedproducts”. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2021;10(6). https://doi.org/10.15414/jmbfs.3169
3. Azimi S, Ludwig A, Thеvenot DR, Colin J-L. Trace metal determination in total atmospheric deposition in rural and urban areas. Science of the Total Environment. 2003;308(1–3):247–256. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(02)00678-2
4. Azimi S, Rocher V, Muller M, Moilleron R, Thevenot DR. Sources, distribution and variability of hydrocarbons and metals in atmospheric deposition in an urban area (Paris, France). Science of the Total Environment. 2005;337(1–3):223–239. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.06.020
5. Różyło K, Świeca M, Gawlik-Dziki U, Andruszczak S, Kwiecińska-Poppe E, Kraska P. Phytochemical properties and heavy metal accumulation in wheat grain after three years’ fertilization with biogas digestate and mineral waste. Agricultural and Food Science. 2017;26(3):148–159. https://doi.org/10.23986/afsci.63156
6. Baghaie AH, Fereydoni M. The potential risk of heavy metals on human health due to the daily consumption of vegetables. Environmental Health Engineering and Management Journal. 2019;6(1):11–16. https://doi.org/10.15171/EHEM.2019.02
7. Salishcheva OV, Prosekov AYu. Antimicrobial activity of mono- and polynuclear platinum and palladium complexes. Foods and Raw Materials. 2020;8(2):298–311. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-2-298-311
8. Kaledin AP, Stepanova MV. Bioaccumulation of trace elements in vegetables grown in various anthropogenic conditions. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):10–16. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-551
9. Alleva E, Francia N, Pandolfi M, De Marinis AM, Chiarotti F, Santucci D. Organochlorine and heavy-metal contaminants in wild mammals and birds of Urbino-Pesaro province, Italy: An analytic overview for potential bioindicators. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2006;51(1):123–134. https://doi.org/10.1007/s00244-005-0218-1
10. Lodenius M, Solonen T. The use of feathers of birds of prey as indicators of metal pollution. Ecotoxicology. 2013;22(9):1319–1334. https://doi.org/10.1007/s10646-013-1128-z
11. Bakary T, Flibert G, Pane Bernadette S, Oumarou Z, François T, Cheikna Z, et al. Evaluation of heavy metals and pesticides continents in market-gardening products sold in some principal markets of Ouagadougou (Burkina FASO). Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2019;8(4):1026–1034. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2019.8.4.1026-1034
12. Harangozo Ľ, Šnirc M, Árvay J, Bajčan D, Bystrická J, Trebichalský P, et al. The heavy metal continents in selected kind of spices. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2018;8(2):760–764. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2018.8.2.760-764
13. Stepanova MV, Ostapenko VA, Kaledin AP. The content of heavy metals and arsenic in agricultural soils. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020;86(6):15–21. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2020-86-6-15-21
14. Nam D-H, Lee D-P. Monitoring for Pb and Cd pollution using feral pigeons in rural, urban, and industrial environments of Korea. Science of the Total Environment. 2006;357(1–3):288–295. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.08.017
15. Roux KE, Marra PP. The presence and impact of environmental lead in passerine birds along an urban to rural land use gradient. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2007;53(2):261–268. https://doi.org/10.1007/s00244-006-0174-4
16. Wei B, Yang L. A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China. Microchemical Journal. 2010;94(2):99–107. https://doi.org/10.1016/j.microc.2009.09.014
17. Berglund AMM, Koivula MJ, Eeva T. Species- and age-related variation in metal exposure and accumulation of two passerine bird species. Environmental Pollution. 2011;159(10):2368–2374. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.07.001
18. Carravieri A, Bustamante P, Tartu S, Meillère A, Labadie P, Budzinski H, et al. Wandering albatrosses document latitudinal variations in the transfer of persistent organic pollutants and mercury to Southern Ocean predators. Environmental Science and Technology. 2014;48(24):14746–14755. https://doi.org/10.1021/es504601m
19. Frantz A, Pottier M-A, Karimi B, Corbel H, Aubry E, Haussy C, et al. Contrasting levels of heavy metals in the feathers of urban pigeons from close habitats suggest limited movements at a restricted scale. Environmental Pollution. 2012;168:23–28. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.04.003
20. Ozpinar H, Abas I, Bilal T, Demirel G. Investigation of excretion and absorption of different zinc salts in puppies. Laboratory Animals. 2001;35(3):282–287. https://doi.org/10.1258/0023677011911615
21. Mayurnikova LA, Koksharov AA, Krapiva TV, Novoselov SV. Food fortification as a preventive factor of micronutrient deficiency. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(1):124–139. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-124-139
22. Newman R, Waterland N, Moon Y, Tou JC. Selenium biofortification of agricultural crops and effects on plant nutrients and bioactive compounds important for human health and disease prevention – A review. Plant Foods for Human Nutrition. 2019;74(4):449–460. https://doi.org/10.1007/s11130-019-00769-z
23. Kakimov AK, Kakimova ZhKh, Smirnova IA, Zharykbasov ES. Promising areas of zeolite application in milk purification from toxic elements. Food Processing: Techniques and Technology. 2018;48(1):143–149. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-1-143-149
24. Zenkova ML. Mineral and amino acid composition of germinated and canned wheat grains. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(4):513–521. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-4-513-521
25. Содержание железа, марганца, цинка и меди в луке репчатом коллекции ВНИИССОК / Н. А. Голубкина [и др.] // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. Т. 31. № 3. С. 11–16.
26. Weekley CM, Harris HH. Which form is that? The importance of selenium speciation and metabolism in the prevention and treatment of disease. Chemical Society Reviews. 2013;42(23):8870–8894. https://doi.org/10.1039/c3cs60272a
27. Manzoor J, Sharma M, Wani KA. Heavy metals in vegetables and their impact on the nutrient quality of vegetables: A review. Journal of Plant Nutrition. 2018;41(13):1744–1763. https://doi.org/10.1080/01904167.2018.1462382
28. Кумуляция биометаллов в печени и мышцах птиц разных видов / Н. Н. Якименко [и др.] // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. 2017. Т. 49. № 4. С. 59–67.
29. Метаболическое действие Йода в организме птицы при его недостатке или излишке в рационе / А. В. Гунчак [и др.] // Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького. 2016. Т. 18. № 2–2. С. 70–76. (На укр.).