УДК 619:636.085:615.9:631.11:(1-31)
Кривоногова А.С. ФГБОУ ВПО "Уральский государственный аграрный университет", г. Екатеринбург
Исаева А.Г., Суздальцева М.А. ФГБНУ УрНИВИ, г. Екатеринбург
Актуальность темы. В настоящее время в результате все расширяющегося промышленного производства наблюдается прогрессирующее насыщение окружающей среды разного вида ксенобиотиками. В связи с этим проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является наиболее актуальной, так как неблагоприятные экологические условия негативно влияют на состояние здоровья людей, и животных, в том числе продуктивных [1, 2, 6, 8, 12, 17].
В связи с высокой концентрацией различных сельскохозяйственных и промышленных предприятий как на одних территориях, так и по соседству происходит загрязнение почв, воды, воздуха сельхозугодий, а в связи с этим ухудшающееся с каждым годом качество здоровья продуктивных животных, а также животноводческой и растениеводческой продукции. Не учитывая уровня экологической опасности нельзя говорить о наращивании объемов сельскохозяйственного производства, так как продукция товаропроизводителей становится не конкурентно-способной по причине ее несоответствия экологическим нормативам [9, 10].
Усиливается негативный эффект на жизненно важные системы организма животных (иммунную, эндокринную, кроветворную, метаболическую). Жизнеспособность организма при этом невозможна без нормального функционирования всех его систем, в том числе и иммунной [7, 11, 15, 17]. Длительное воздействие факторов, угнетающих или стимулирующих иммунную систему, приводит к снижению естественной резистентности организма и развитию иммунодефицитных состояний, что понижает использование биологического потенциала животных [1, 14, 18, 19].
Поступление токсичных веществ в организм человека происходит по цепочке: "атмосфера - почва (вода) - растение - сельскохозяйственное животное - человек". В существующей литературе при изучении взаимосвязи экологии и заболеваемости людей, практически отсутствует звено "животное", анализ их особенностей, устойчивости к болезням, качество продукции (молока, мяса), получаемой от них [3, 8, 16].
Целью исследований стало изучение уровней накопления экотоксикантов в объектах трофической цепи аграрных предприятий и разработка системы их коррекции в объектах "трофической цепи" для повышения биологического потенциала животных в индустриальных территориях.
Материалы и методы исследований. Исследования проводили в аграрных предприятиях молочного направления. Для этого было сформировано 3 группы предприятий: группа N°1 - предприятия в 5-ти километровой зоне от источника техногенной эмиссии (5 предприятий), группа N° 2 - в 5-10 км (6 предприятий), группа N° 3 - дальше 10 км (7 предприятий). В качестве источников техногенной эмиссии рассматривали предприятия металлургической промышленности, автомагистрали [3, 4, 5].
На всех молочно-товарных фермах были отобраны пробы растительных кормов, составляющих суточный рацион взрослых животных. Отбор и упаковку проб проводили по стандартной методике, применяемой для анализа растительных кормов [13].
После убоя осуществляли отбор органов и тканей от коров 5-ти летнего возраста (кости скелета, мышцы, печень, почки). Пробы тканей для токсикологического исследования разлагали концентрированной азотной кислотой в микроволновой системе пробоподготовки MARS-5 (USA), а затем определяли содержание цинка, меди, свинца и кадмия в этих пробах атомно-абсорбционным и атомно-эмиссионным методами спектрометрии на атомно-адсорбционном спектрофотометре AA6800F.
В предприятиях каждой зоны укоров 5-6-ти летнего возраста определяли физиологические показатели - температуру тела, частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, руминацию, показатели жвачного процесса. Биохимический состав крови определяли на автоматическом биохимическом анализаторе "OhemWellCombi" фирмы Awaveness Technology, USA (открытая система) с использованием стандартных наборов реактивов фирмы "VitalDiagnosticsSpb". Гематологические и иммунологические исследования проводили у коров одного возраста (5 лет). Крупный рогатый скот подбирали по принципу аналогов с учетом физиологического состояния, уровня продуктивности. Иммунологические исследования включали иммунологические показатели, предложенные для массовых обследований в экологически неблагополучных территориях (Р.М. Хаитов с соавт., 1995): содержание Т-лимфоцитов (Е-РОЛ); В-лимфоцитов (М-РОЛ) (Д.К. Новиков, В.И. Новикова, 1996), соотношение Т/В; фагоцитарную активность ней-трофилов; циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) по методу В.Г Гашковой (1979) в модификации Ю.А. Гриневич (1981).
Для коррекции накопления экотоксикантов в организме животных применяли препараты энтеросорбенты, которые вводили согласно инструкциям.
Всего исследовано 200 проб тканей и органов, 750 животных, выполнено 6 780 анализов.
Статистические данные обрабатывали с помощью программы "Statistics, v. 6.0". Достоверность различий оценивали, используя t-критерий Стьюдента. Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.
Результаты исследований. Проведен анализ суточного потребления тяжелых металлов с рационом продуктивными животными. Для этого были проведены исследования кормов собственного производства. При этом было выявлено повышенное содержание тяжелых металлов в кормах из хозяйств групп N° 1, N° 2.
Суммарная концентрация меди в кормах суточного рациона в предприятиях первой группы была высокой и составила 549,45±1,02 мг/кг, при этом превышение данного показателя составило 2,4 и 4,9 раз по отношению к показателю из второй и третьей групп. Наиболее загрязненным видом корма в первой и второй группах по-прежнему был силос [4], показатель превышал максимально допустимый уровень в 6и 3,5 раз, соответственно.
Содержание цинкав кормах из первой группы также превышало значения в 1,6-3,8 раз из других групп и составляло 1798,20±3,57 мг/кг
Наиболее высокие показатели кадмия были отмечены в сене и силосе из предприятий, расположенных в максимальной близости к источникам техногенной эмиссии, при этом концентрация кадмия в силосе составляла 0,39 мкг/г, что также превышало МДУ (0,3мкг/г).
Суточное потребление свинца с кормомв первой и второй груп-пахв 1,8-2,2 раза превышало показатели из предприятий в условно чистой территории.
При анализе содержания тяжелых металлов в суточном рационе животных из различных территорий Свердловской области установлено, что суммарное потребление меди, цинка, свинца и кадмия в несколько раз превышало показатели из первой и второй групп.
При ежедневном поступлении тяжелых металлов в организм животных с кормами и водой происходит их накопление в органах и тканях. Что подтверждается полученными данными: повышенная концентрация меди в костной ткани животных из первой группы на 2229% и повышенное содержание цинка в печени - в 2,5-4,5 раза.
Также отмечено повышенное количество меди в печени коров из первой и второй групп. Предельно допустимая концентрация меди составляет 20 мкг/г, а у животных из данных групп составило 151,2 и 49,8 мкг/г, соответственно.
Высокая концентрация кадмия также отмечена в костях скелета животных из первых двух групп и составила 0,23 и 0,25 мкг/г, в печени - 3,33 и 3,39 мкг/г, соответственно. Таким образом, данный показатель в печени был в10 раз выше предельно допустимые значения (ПДК в печени, костях - 0,3 мкг/г, в мышцах - 0,05 мкг/г). Присутствие кадмия в повышенной концентрации в почках и печени коров, можно объяснить высоким содержанием этого показателя в силосе, который входит в структуру рациона.
Аналогичная ситуация сложилась по накоплению свинца в органах животных. Так содержание этого элемента в первой и второй группах превышало предельно допустимую концентрацию в 9,7 и 2,9 раз, соответственно (ПДК 0,6 мкг/г в печени и 0,5 мкг/г в мышечной ткани).
В предприятиях из каждой группы определены основные физиологические показатели у 130 коров 5-6-ти летнего возраста. У животных определяли температуру тела, частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, сокращений рубца, проводили иммунологические исследования крови. Установлено, что у коров из первой группы достоверно были выше частота пульса, дыхания, также отмечалась тенденция к снижению сократительной функции рубца.
Анализируя результаты иммунологических исследований, у коров из разных группбыли выявлены достоверные различия в показателях. У животных из первой и второй групп отмечено пониженное количество лимфоцитов, Т- лимфоцитов, высокие показатели циркулирующих иммунных комплексов, а также низкие показатели фагоцитарной и адгезивной активности нейтрофилов. Активизации гуморального звена иммунной системы в ответ на повышенные дозы экотоксикантов была у животных из первых двух групп, о чем свидетельствовала повышенная концентрация В-лимфоцитов, об этом также свидетельствует достоверное повышение уровня ЦИКов (в 1,2 - 1,7 раз) в сыворотке крови животных из этих групп. У животных с повышенным количеством в организме кадмия, меди, свинца было отмечено высокое содержание эозинофилов Их значение было в 1,4 раза выше, чем у животных из предприятий, удаленных от источников элиминации [4].
Согласно данным о детоксикационном действии полисахаридов из морских гидробионтов при интоксикации тяжелыми металлами, полученным ранее, проведены экспериментальные исследования по изучению альгината, хитозана и зостерина на сорбцию тяжелых металлов и иммуно-гематологическиеи биохимические показатели бычков на откорме.
Для проведения опыта с хитозаном были отобраны 2 группы телят в возрасте 3-4 месяца по 20 голов в каждой, содержащихся в одном животноводческом помещении с одинаковым уровнем кормления и содержания. Препарат вводили в дозе 100 мг на кг живой массы.
Наблюдение за телятами осуществляли ежедневно. При этом исследовали общее клиническое состояние, проводили гематологические, иммунологические и биохимические анализы до введения (фоновое исследование), через 25 и 45 дней после применения препаратов.
Спустя 14-20 дней после применения препарата у опытных телят отмечали улучшение общего состояния, повышение аппетита и активности, шерстный покров становился более блестящим. Впоследствии, через 45 дней у опытной группы телят с применением хитозана при контрольных взвешиваниях отметили достоверное увеличение прироста живой массы на 9,2% по сравнению с телятами контрольной группы.
Применение хитозана обусловило снижение накопления токсикантов (цинка, меди, кадмия и свинца) в органах и тканях животных [4].
При применении хитозана через 20 дней происходило достоверное увеличение содержания Т-лимфоцитов, по сравнению с фоновыми. Через 45 дней после применения данный показатель, в сравнении с фоновыми, увеличился на 42,5%.
У телят под действием препаратов происходила существенная активизация фагоцитоза. При применении хитозана поглотительная способность нейтрофилов увеличилась - на 49%.
Таким образом, применение хитозана позволило в значительной мере повысить активность иммунной системы. Что в свою очередь отразилось как на общем клиническом состоянии опытных животных, так и на показателях иммунитета: увеличилось количество лейкоцитов, лимфоцитов, Т- и В-лимфоцитов, возросла фагоцитарная активность.
Для проведения исследований по изучению действия альгината и зостерина было сформировано 3 группы бычков 5-ти месячного возраста по 25 голов. Длительность эксперимента составила 90 дней.
Первая группа получала с кормом альгинат в дозе 100 мг/кг живой массы, вторая -2%-ныйраствор зостерина в дозе 100 мг/кг; третья - контрольная. В начале эксперимента были проведены фоновые иммуногематологические и биохимические исследования. В последующем отбор проб крови производили 1 раз в 30 дней, такжев ходе эксперимента проводили контрольный убой бычков и отбор материала для токсикологического исследования.
Результаты биохимического анализа крови у бычков в начале опыта свидетельствовали о возможном нарушении белковосинтезирующей функции, нарушении жирового обмена вследствие хронической интоксикации, что подтвердждалось высоким уровнем холестерина, содержанием мочевины и общего белка на нижней границе нормы, пониженным содержанием альбуминов при несколько повышенном содержании гамма-глобулинов.
При анализе результатов биохимических исследований через 90 дней отмечена тенденция к нормализации показателей. Применение альгината привело к повышению уровня глюкозы -на 15,2%, а зостерина- на 19,1%. Отмечена динамика повышения количества холестерина в крови контрольных бычков на 27,1%, у животных опытных групп - снижение этого показателя на 15,9% при введении в рацион альгината и на 23,7% - зостерина.
При проведении исследований содержания свинца, кадмия, цинка и меди в тканях и органах бычков всех групп выявлено достоверное снижение содержания свинца и кадмия в мышцах, печени и костной ткани животных из опытных групп. При применении зостери-на и альгината прослеживалась положительная динамика в снижении свинца и кадмия в течение 90 дней.
Отмечено снижение содержания свинца в мышцах по сравнению с контрольной группойчерез 60 дней в 3 раза, через 90 дней -в 8,5 раз. Во второй опытной группе содержание свинца в печени через90 дней снизилось в 3,2 раза, в костях - в 1,9 раз. Подобная ситуация просматривается в отношении снижения уровня кадмия. Показатели животных из группы, получавших зостерин, имеют выраженную динамику в отношении снижения содержания свинца и кадмия в печени.
В ходе эксперимента установлено, что дополнительное введение в рацион альгината и зостерина оказало положительное влияние на продуктивность бычков, что отмечалось в увеличении среднесуточного прироста живой массы на 9 - 12 %. Также необходимо отметить, что наиболее эффективно применение данных препаратов на заключительной стадии откорма.
Заключение. Таким образом, установлено, что у животных из предприятий, расположенных в 2-5 км зоне, происходило накопление тяжелых металлов в паренхиматозных органах и костях скелета в значительных количествах, достоверно превышающих нормативные значения. Экотоксиканты избирательно депонировались в органах и тканях крупного рогатого скота: в костной ткани - Pb, в мышцах - Zn, Pb, в печени - Zn и Cu, в почках - Cd. Наибольшее поступление тяжелых металлов в организм крупного рогатого скота происходило c кормовыми растениями, используемыми для приготовления силоса, так как данный тип корма является основным элементом рациона животных.
Проведенные исследования также показали, что в процессе выращивания продуктивных животных происходит активное накопление тяжелых металлов в объектах трофической цепи, при этом возможно технологическое решение элиминации с применением энтеросорбентов. Разработана научно обоснованная система сохранения биоресурсов в районах техногенных эмиссий за счет применения альгината и зостерина, снижающих содержание в печени и костях свинцав 8,5 раз, кадмия - 3,2 раза, а также хитозана для повышения активности иммунной системы. Применение данных препаратов приводит к приросту живой массы у животных на 9 - 12 %. Проведение экологического мониторинга аграрных предприятий позволяет своевременно применять меры для сохранения биоресурсного потенциала животных и осуществлять контроль качества производимой продукции.
Список литературы:
Резюме. В условиях промышленного региона проведена оценка степени кумуляции тяжелых металлов в кормовых растениях и организме животных. Суммарное потребление элементов меди, цинка, кадмия, свинца животными с кормами суточного рациона в несколько раз выше в предприятиях наиболее приближенных к источникам эмиссии промышленных выбросов. Проведенные исследования также показали, что в процессе выращивания продуктивных животных происходит активное накопление тяжелых металлов в объектах трофической цепи аграрных предприятий, при этом возможно технологическое решение элиминации с применением энтеросорбентов. В значительных количествах происходило накопление тяжелых металлов в костях скелета и паренхиматозных органах, достоверно превышающих нормативные значения при избирательном депонировании в костной ткани - свинца, в мышцах -цинка, свинца, в печени - цинка и меди, в почках - кадмия. Также выявлены особенности накопления экотоксикантов в органах и тканях животных в зависимости от интенсивности техногенной нагрузки территории. Изучено влияние энтеросорбентов из морских гидробионтов на клинико-физиологические показатели продуктивных животных при интоксикации свинцом. Разработана комплексная система сохранения биоресурсов в районах техногенных эмиссий за счет применения альгината и зостерина, снижающих содержание в печени и костях свинцав 8,5 раз, кадмия - 3,2 раза, а также хитозана для повышения активности иммунной системы. Применение данных препаратов приводит кприросту живой массы у животных на 9 - 12 %. Проведение экологического мониторинга аграрных предприятий позволяет своевременно применять меры для сохранения биоресурсного потенциала животных и осуществлять контроль качества производимой продукции.
Ключевые слова: экотоксиканты, экологический мониторинг, элиминация,трофические цепи, энтеросорбенты, хитозан, альгинат, зостерин, биоресурсы, качество продукции.
Сведения об авторах:
Кривоногова Анна Сергеевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры инфекционной и незаразной патологии, заместитель декана по учебной работе факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВПО "Уральский государственный аграрный университет"; 620075, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42; тел.: 8 (343)371-33-63; e-mail: rector@urgau.ru.
Суздальцева Мария Андреевна, младший научный сотрудник ФГБНУ "Уральский НИВИ Россельхозакадемии"; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а, тел.: 8(343)2572044; e-mail:info@urnivi.ru.
Ответственный за переписку с редакцией: Исаева Альбина Геннадьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ФГБ-НУ "Уральский научно-исследовательский институт"; г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112 а; тел.: 8(343)2572044; e-mail: isaeva.05@bk.ru.
http://vetkuban.com/num4_201508.html