Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
Кузьмина В.В.
Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина РАН, пос. Борок Некоузского
р-на Ярославской обл., ФБГОУ ВО Ярославская ГСХА, Ярославль, Российская Федерация
В последние десятилетия усилилось антропогенное воздействие на водные экосистемы, что приводит к сокращению биологических ресурсов. Оценка влияния токсических веществ на рыб является одной из основных задач мониторинга состояния водных экосистем. В обзоре систематизированы сведения о металлах, представляющих наибольшую угрозу для рыб. Особое внимание уделено необходимым для жизнедеятельности рыб эссенциальным металлам, которые в высоких концентрациях становятся токсичными. Приведены данные о содержании металлов в воде и организме потенциальных объектов питания рыб. Обсуждаются пути поступления металлов в организм рыб и механизмы их детоксикации. Наиболее подробно описано влияние эссенциальных металлов – цинка и меди, а также неэссенциальных металлов – ртути и кадмия, на активность пептидаз и гликозидаз в пищеварительном тракте рыб и в их объектах питания. Охарактеризованы различия в видовой чувствительности, действие факторов водной среды, провоцирующих значительное снижение активности пептидаз и гликозидаз, а также изменения температурных и кинетических параметров ферментов при воздействии металлов. Представленные в обзоре данные свидетельствуют о том, что наличие металлов в воде и грунтах в концентрациях, встречающихся в природе, может снижать активность пищеварительных гидролаз слизистой оболочки желудка и кишечника. Следствием этого является снижение эффективности начальных этапов ассимиляции пищи, особенно у ихтиофагов, что не может не отражаться на численности и биомассе популяций рыб, а также на рыбопродуктивности водоёмов. При этом степень их воздействия на активность пищеварительных гидролаз зависит от концентрации металлов, вида рыб и их объектов питания, а также от структуры ферментов и субстратов.
$11. Голованова И.Л. Влияние природных и антропогенных факторов на гидролиз углеводов у рыб и объектов их питания: автореф. дисс. .... д.б.н., СПб. 2006. 40 с.
$12. Голованова И.Л., Комов В.Т. Влияние ртути на гидролиз углеводов в кишечнике речного окуня Perca fluviatilis // Вопр. ихтиологии. – 2005. – Т. 45. – № 5. – С. 695-701.
$13. Голованова И.Л., Фролова Т.В. Влияние меди, цинка и кадмия на активность карбогидраз водных беспозвоночных // Биол. внутр. вод. – 2005. – № 4. – С. 77-83.
$14. Голованова И.Л., Урванцева Г.А. Влияние свинца на активность гликозидаз слизистой оболочки кишечника рыб // Труды КНЦ РАН. – 2014. – № 5. – С. 195-199.
$15. Голованова И.Л., Комов В.Т., Гремячих В.А. Гидролиз углеводов в кишечнике плотвы Rutilus rutilus (L.) при различном накоплении ртути в организме // Биология внутр. вод. – 2008. – № 3. – С. 102-108.
$16. Голованова И.Л., Комов В.Т., Кузьмина В.В. Влияние повышенного содержания ртути в корме на активность карбогидраз и протеиназ у различных гидробионтов // Биология внутр. вод. – 2002. – № 1. – С. 85-89.
$17. Комов В.Т. Причины и последствия антропогенного закисления озер. – Нижний Новгород: Вектор ТиС, 2007. – 112 с.
$18. Коновалов Ю.Д. Реакция белоксинтезирующей системы рыб на наличие в их организме катионов ртути, кадмия, меди и цинка // Гидробиол. журн. – 2001. – Т. 37. – № 1. – С. 95-105.
$19. Кузьмина В.В. Трофическая, защитная и трансформационная функции пищеварительной системы рыб // Вопр. ихтиологии. – 1999. – Т. 39. – № 1. – С. 69-77.
$110. Кузьмина В.В. Физиология питания рыб. Влияние внешних и внутренних факторов. – Борок: ИБВВ РАН, 2008. – 276 с.
$111. Кузьмина В.В., Комов В.Т., Гремячих В.Т., Русанова П.В. Активность пищеварительных гидролаз карпа Cyprinus carpio L. при различном содержании ртути в корме // Вопр. ихтиол. – 2013. – Т. 53. – № 3. – С. 358-366.
$112. Кузьмина В.В., Комов В.Т., Куливацкая Е.А. Влияние ртути на пищевое поведение карпа Cyprinus carpio и эффекты серотонина // Пробл. биол. продукт. жив. – 2016. – № 1. – С. 53-64.
$113. Кузьмина В. В., Шишин М.М., Корюкаева Н.В., Наумова Н.А., Ботяжова О.А. Влияние цинка и меди на активность протеиназ пищеварительного тракта у ряда видов пресноводных костистых рыб // Биол. внутр. вод. – 2005. – № 4. – С. 102-109.
$114. Линник П. Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 270 с.
$115. Лукьяненко В.И. Общая ихтиотоксикология. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 320 с.
$116. Моисеенко Т.И. Экотоксикологический подход к оценке качества вод // Водные ресурсы. – 2005. – № 4. – С. 410-424.
$117. Мудра А.Е. Вмicт залiза i магнiю у печiнцi коропа за забруднення середовища солями важких металiв // Mедична хімія. – 2004. – Т. 6. – № 3. – С. 44-47.
$118. Мур Д.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. – М.: Мир, 1987. – 287 с.
$119. Неваленный А.Н., Туктаров А.В., Бедняков Д.А. Функциональная организация и адаптивная регуляция процессов пищеварения у рыб. – Астрахань: АГТУ, 2003. – 152 с.
$120. Немова Н.Н. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб. – М.: Наука, 2005. – 164 с.
$121. Немова Н.Н., Высоцкая Р.У. Биохимическая индикация состояния рыб. – М.: Наука, 2004. – 210 c.
$122. Остроумова И.Н. Биологические основы кормления рыб. – СПб.: ГОСНИОРХ, 2001. –372 с.
$123. Перевозников М.А., Богданова Е.А. Тяжёлые металлы в пресноводных экосистемах. – СПб.: ГосНИОРХ, 1999. – 228 с.
$124. Погодаева Т.В., Смирнов В.В., Закулин Н.С., Титова Е.Ю. Тяжелые металлы (Zn, Fe,Cu, Mn, Pb) в тканях и органах байкальского омуля // Сиб. экол. журн. – 1998. – № 5. – С. 477-483.
$125. Предеина Л.М., Федоров Ю.А., Бейсуг О.И., Предеин М.Н. Влияние ионов меди и ртути на показатели активности внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в водных экосистемах // Биол. внутр. вод. – 2006. – № 2. – С. 89-96.
$126. Предеина Л.М., Федоров Ю.А., Предеин Н.М. Особенности влияния тяжелых металлов на активность щелочной фосфатазы и эстераз сестона в модельных и природных экосистемах // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы. Т.2. – Борок: ИБВВ РАН, 2008. – С. 127-130.
$127. Соболев К.Д. Загрязнение тяжелыми металлами естественных и искусственных кормов и его влияние на рыб в условиях сбросных теплых вод: автореф. дисс.... к.б.н. – СПб., 2006. – 24 с.
$128. Столяр О.Б., Курант В.З., Хоменчук В.А., Грубинко В.В. Характеристка низкомолекулярных серосодержащих соединений гепатопанкреаса карпа при интоксикации медью и цинком // Гидробиол. журн. – 2003. – Т. 39. – № 4. – С. 91-98.
$129. Ушакова Н.В. Влияние тяжелых металлов (медь, цинк), температуры и рН на активность протеиназ слизистой оболочки пищеварительного тракта рыб и их потенциальных объектов питания: автореф. дисс...к.б.н. – Борок, 2009. – 24 с.
$130. Флеров Б.А. Эколого-физиологические аспекты токсикологии пресноводных животных. – СПб.: Наука, 1989. – 144 с.
$131. Флеров Б.А., Томилина И.И., Кливленд Л., Баканов А.И., Гапеева М.В. Комплексная оценка состояния донных отложений Рыбинского водохранилища // Биол. внутр. вод. – 2000. – № 2. – С. 148-155.
$132. Adams D.H., Sonne C., Basu N., Dietz R., Nam D.H., Leifsson P.S., Jensen A.L. Mercury contamination in spotted sea trout, Cynoscion nebulosus: An assessment of liver, kidney, blood, and nervous system health // Sci. Total Environ. – 2010. – Vol. 408. – P. 5808-5816.
$133. Alabaster J.S., Lloyd R. Water quality criteria for freshwater fish. – London: Butterworths, FAO Publ., 1980. – 297 p.
$134. Ali A., Al-Ogaily S. M., Al-Asgah N. A., Gropp J. Effect of sublethal concentration of copper on the growth performance Oreochromis niloticus // J. Appl. Ichthyol. – 2003. – Vol. 19. – No. 4. – P. 183-188.
$135. Authman M.M.N., Zaki M.S., Khallaf E.A., Abbas H.H. Use of fish as bio-indicator of the effects of heavy metals pollution // J. Aquacult. Res. Devel. – 2015. – Vol. 6. – No. 4. – P. 328-346.
$136. Baldisserotto B., Kamunde C., Matsuo A., Wood C.M. A protective effect of dietary calcium against acute waterborne cadmium uptake in rainbow trout // Aquat. Toxicol. – 2004. – Vol. 67. – No. 1. – P. 57-73.
$137. Bay S.M., Grinstein D.J., Szalay P., Brown D.A. Exposure of scorpionfish (Scorpaena guttata) to cadmium: biochemical effects of chronic exposure // Aquat. Toxicol. – 1990. – Vol. 16. – No. 4. – P. 311-319.
$138. Bebianno M.J., Santos C., Canario J., Gouveia N., Sena-Carvalho D., Vale C. Hg and metallothionein-like proteins in the black scabbardfish Aphanopus carbo // Food Chem. Toxicol. – 2007. – Vol. 45. – No. 8. – P. 1443-1452.
$139. Berntssen M.H.G., Hylland K., Wendelaar Bonga S.E., Maage A. Toxic levels of dietary copper in Atlantic salmon (Salmo salar L.) parr // Aquat. Toxicol. – 1999. – Vol. 46. – No. 2. – P. 87-99.
$140. Berzas N.J.J., Rodríguez M.-D.R.C., Guzmán B.F.J., Moreno M.J., Herculano A.M., do Nascimento J.L.M., Crespo-López M.E. Mercury in the Tapajós river basin, Brazilian Amazon: a review // Environ. Internat. – 2010. – Vol. 36. – P. 593-608.
$141. Bloom N.S. On the chemical form of mercury in edible fish and marine invertebrate tissue // Can. J. Fish Aquat. Sci. – 1992. – Vol. 49. – No. 5. – P. 1010-1017.
$142. Brown D.A., Bay S.M., Hershelman G.P. Exposure of scorpionfish (Scorpaena guttata) to cadmium: effects of acute and chronic exposures on the cytozolic distribution of cadmium, copper and zinc // Aquat. Toxicol. – 1990. – Vol. 16. – No. 4. – P. 295-310.
$143. Bury N.R., Walker P.A., Glover Ch.N. Nutritive metal uptake in teleost fish // J. Exp. Biol. – 2003. – Vol. 206. – P. 11-23.
$144. Clearwater S.J., Farag A.M., Meyer J.S. Bioavailability and toxicity of dietborne copper and zinc to fish // Comp. Biochem. Physiol. – 2002. – Vol. 132C. – P. 269-313.
$145. Crespo S., Nonnotte G., Colin D.A., Leray C., Nonnotte L., Audree A. Morphological and functional alterations induced in trout intestine by dietary cadmium and lead // J. Fish. Biol. – 1986. – Vol. 28. – No. 1. – P. 69-80.
$146. Doering J.A., Beitel S.C., Eisner B.K., Heide T., Hollert H., Giesy J.P., Hecker M. Identification and response to metals of metallothionein in two ancient fishes: White sturgeon (Acipenser transmontanus) and lake sturgeon (Acipenser fulvescens) // Compar. Biochem. Physiol. – 2015. – Vol.
$147. Driscoll C.T., Mason R.P., Chan H.M., Jacob D.J., Pirrone N. Mercury as a global pollutant: Sources, pathways, and effects // Environ. Sci. Technol. – 2013. – Vol. 47. – P. 4967-4983.
$148. Eisler R. Zinc hazards to fish, wildlife and invertebrates: a synoptic review. – Laurel Maryland U.S.: Patuxent Wildlife Research Center Publ., 1993. – 126 p.
$149. Glover Ch. N., Hogstrand Ch. Amino acid modulation of in vivo intestinal zinc absorption in freshwater rainbow trout // J. Exp. Biol. – 2002. – Vol. 205. – Р. 151-158.
$150. Golovanova I.L., Chuiko G.M., Pavlov D.F. Effect of cadmium, naphthalene, and DDVP on gut carbohydrase activity in bream (Abramis brama L.) and Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus Peters) // Bull. Envion. Contam. Toxicol. – 1994. – Vol. 52. – P. 338-345.
$151. Golovanova I.L., Gobzhelian T.E., Kuz’mina V.V., Pavlov D.F., Chuiko G.M. In vitro effects of cadmium and DDVP (Dichlorvos) on intestinal carbohydrase and protease activities in frashwater teleosts // Compar. Physiol. Biochem. – 1999. – Vol.
$152. Grippo M.A., Heath A.G. The effect of mercury on the feeding behavior of fathead minnous (Pimephales promelas) // Ecotox. Environ. Safety. – 2003. – Vol. 55. – P. 187-198.
$153. Gupta P.K., Sastry K.V. Effect of mercuric chloride on enzyme activities in the digestive system and chemical composition of liver and muscles of the catfish, Heteropneustes fossilis // Ecol. Toxicol. Environ. Safety. – 1981. – Vol. 5. – P. 389-400.
$154. Hall B.D., Bolaly R.A. Furge R.J.P., Rudd J.W.M., Rosenberg D.M. Food as the dominant pathway of methylmercury uptake by fish // Water Air Soil Pollut. – 1997. – Vol. 100. – No. 1-2. – P. 13-24.
$155. Hammock D., Huang C.C., Mort G., Swinehart J.H. The effect of humic acid on the uptake of mercury (II), cadmium (II), and zinc (II) by Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) eggs // Arch. Environ. Contam. Toxicol. – 2003. – Vol. 44. – No. 1. – P. 83-88.
$156. Handy R. D., Musonda M. M., Phillips C., Falla S. J. Mechanisms of gastrointestinal copper absorption in the African walking catfish: copper dose-effects and a novel anion-dependent pathway in the intestine // J. Exp Biol. – 2000. – Vol. 203. – P. 2365-2377.
$157. Hansen J. A., Lipton J., Welsh P. G. Relative sensitivity of bull trout (Salvelinus confluentus) and raibow trout (Oncorhynchus mykiss) to acute copper toxicity // Environ. Toxicol. Chem. – 2002. – Vol. 21. – No. 3. – P. 633-639.
$158. Harrison S.E., Klaverkamp J.F., Hesslein R.H. Fates of metal radiotracers added to a whole lake: Accumulation in fathead minnow (Pimephales promelas) and lake trout (Salvelinus namaycush) // Water Air Soil Pollut. – 1990. – Vol. 52. – No. 3-4. – P. 277-294.
$159. James R., Sampath K. Effect of zeolite on the reduction of cadmium level in water and fish body and growth improvement in a catfish Heteropneustes fossilis (Bloch) // Aquac. Trop. – 2000. – Vol. 15. – No. 4. – P. 329-338.
$160. Joyeux J.-Ch., Campanha F., Edmar A., de Coutinho Je.H. Trace metal contamination in estuarine fishes from Victoria Bay // Braz. Arch. Biol. Technol. – 2004. – Vol. 47. – No. 5. – P. 765-774.
$161. Kamunde C., Grosell M., Higgs D., Wood Ch.M. Copper metabolism in actively growing rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): interactions between dietary and waterborne copper uptake // J. Exp. Biol. – 2002. – Vol. 205. – P. 279-290
$162. Kumada H., Kimura S., Yokote M. Accumulation and biological effects of cadmium in rainbow trout // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. – 1980. – Vol. 46. – P. 97-103.
$163. Kuz’mina V.V., Ushakova N.V. The dependence on temperature and ph of the effects of zinc and copper on proteolytic activities of the digestive tract mucosa in piscivorous fish and their potential preys // Fish Physiol. Biochem. – 2010. – Vol. 36. – No. 3. – P. 787-795.
$164. Kuz’mina V.V., Ushakova N.V. The influence of temperature and рН on the effects of zinc and copper on proteоlytic activities of intestinal mucosa in planktivorous and benthophagous fishes and their potential preys // Toxicol. Environ. Chem. - 2013. - Vol. 95. - P. 150-162.
$165. Kuz’mina V.V., Chuiko G.M., Pavlov D.F. Effect of DDVP, naphtalene, and cadmium on intestinal proteolytic activity in mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus Peters) // Bull. Environ. Contam. Toxicol. – 1999. – Vol. 62. – No. 2. – P. 193-198.
$166. Kuz’mina V.V., Golovanova I.L., Kovalenko E.E. Separate and combined effects of cadmium, temperature and pH on digestive enzymes in thries fresh water teleosts // Env. Contam. Toxicol. – 2002. – Vol. 69. – No. 2. – P. 302-308.
$167. Lovell R.T. Chelated zinc reduces the zinc requirements of channel catfish // Aquacult. Meg. – 1996. – Vol. 20. – No. 2. – P. 66-68.
$168. Nunes A.L., Katsanevakis S., Zenetos A., Cardoso A.C. Gateways to alien invasions in the European seas // Aquat. Invasions. – 2014. – V. 9. – No. 2. – P. 133-144;
$169. Pourang N., Dennis J.H., Ghourchian H. Tissue distribution and redistribution of trace elements in shrimp species with the emphasis on the roles of metallothionein // Ecotoxicol. – 2004. – Vol. 13. – P. 519-533.
$170. Pourang N., Dennis J.H., Ghourchian H. Distribution of heavy metals in Penaeus semisulcatus from Persian gulf and possible role of metallothionein in their redistribution during storage // Environ. Monit. Assess. –2005. – Vol. 100. – No. 1-3. – P. 71-88.
$171. Pyle G.G., Kamunde C.N., McDonald D.G., Wood C.M. Dietary sodium inhibits aqueous copper uptake in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) // J. Exp. Biol. – 2003. – Vol. 206. – No. 3. – P. 609-618.
$172. Roch M., McCarter J.A. Hepatic metallothionein production and resistance to heavy metals by rainbow trout (Salmo gairdneri) held in a series of contaminated lakes // Compar. Biochem. Physiol. – 1984. – Vol.
$173. Sastry K. V., Gupta P. K. The effect of cadmium on the digestive system of the teleost fish, Heteroneustes fossilis // Environ. Res. – 1979. – Vol. 19. – P. 221-230.
$174. Sastry K.V., Subhadra K. In vivo effect of cadmium on some enzyme activities in tissue of the fresh water catfish Heteropneustes fossilis // Environ. Res. – 1985. – Vol. 35. – P. 32-45.
$175. Sciera K.L., Isley J., Tomasso J.R, Klaine S.J. Influence of multiple water-quality characteristics on copper toxicity to fathead minnows (Pimephales promelas) // Environ. Toxicol. Chem. – 2004. – Vol. 23. – No. 12. – P. 2900-2905.
$176. Spry D.J., Wood C.M. The influence of dietary and waterborne zinc on heat-stable metal ligands in rainbow trout, Salmo gairdneri Richardson: quantification by cadmium-109 radioassay and evaluation of the assay // J. Fish Biol. – 1989. – Vol. 35. – No. 4. – P. 557-576.
$177. Straus D.L. The acute toxicity of copper to blue tilapia in dilutions of settled pond water // Aquaculture. – 2003. – Vol. 219. – No. 1-4. – P. 233-240.
$178. Ullrich S.M., Tanton T.W., Abdrashitova S.A. Mercury in the aquatic environment: A review of factors affecting methylation // Environ. Sci. Technol. – 2001. – Vol. 31. – No. 3. – P. 241-293.
$179. Valee B.L., Ulmer D.D. Biochemical effects of mercury, cadmium and lead // Annu. Rev. Biochem. – 1972. – Vol. 41. – P. 91-128.
$180. Versteeg D.J., Giesy J.P. Lysosomal enzyme release in the bluegill sunfish (Lepomis macrochirus Rafinesque) exposed to cadmium // Arch. Environ. Contam. Toxicol. – 1985. – Vol. 14. – P. 631-640.
$181. Watanabe T., Viron V., Satoh S. Trace minerals in fish nutrition // Aquacult. – 1997. – Vol. 151. – P. 185-207.
$182. Wiener J.G. Mercury exposed: Advances in environmental analysis and ecotoxicology of a highly toxic metal // Environ. Toxicol. Chem. – 2013. – Vol. 32. – No. 10. – P. 2175-2178.
$183. Weis J. S., Khan A. A. Effects of mercury on the feeding behavior of the mummichog, Fundulus heterolitus from a polluted habitat // Mar. Environ. Res. – 1990. – Vol. 30. – No. 4. – P. 243-249.
$184. Yap C.K., Ismail A., Tan S.G., Ismail A.R. Is gender a factor contributing to the variations in the concentrations of heavy metals (Cd, Cu, Pb and Zn) by the green-lipped mussel Perna viridis? // Indian J. Mar. Sci. – 2006. – Vol. 35. – No. 1. – P. 29-35.
$185. Zhao Y., Lu Ji., Wu Y., Song X., Wang F., Liu Ch., Xing D., Liu Ji. Influence of total organic carbon in sea water on accumulation of copper, lead and cadmium by tissues of Asian paralichth, Paralichthys olivaceus // Trans. Chin. Soc. Agr. Eng. – 2004. – Vol. 20. – No. 3. – P. 234-238.