Млекопитающие в системе экологического мониторинга

Таблица 34

бурозубки на загрязненной территории и в контроле ( в скобках - t_As)

Существенным моментом при решении вопроса о разнородности популяций является изучение корреляции частей организма в процессе роста особей.

При анализе морфофизиологических особенностей популяций обыкновенной бурозубки с нефтезагрязненных территорий и контроля мы отмечали наличие достоверных различий индекса сердца у самок, тогда как самцы с разливов и контрольных участков по этому показателю не отличались (Табл. 31). Исследуя же закономерности аллометрического роста сердца, нам все же удалось зафиксировать различия между нефтезагрязненной территорией и контролем в том числе и у самцов обыкновенной бурозубки (Рис. 33). Сравнивая реакцию на загрязнение среды нефтепродуктами указанных выше признаков у различных видов мелких млекопитающих, необходимо указать на значительно большую чувствительность к нарушениям лесных биоценозов в результате нефтяного загряз-



Б

Y=7.3 x ^0.17

Y=7.2 x ^0.15

Y=12.0 x ^-0.08

Y=11.9 x ^-0.10

А

Рис. 33. Кривые аллометрического роста сердца сеголеток самцов (А)

ритории (пунктир) и контроля (сплошная линия).

VI.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВА-

НИЯ ВЛИЯНИЯ НЕФТИ НА МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

При проведении интегрального мониторинга в системе комплексного регионального мониторинга возникает необходимость установить, какой же из целой группы антропогенных и природных факторов вызывает ту или иную наблюдаемую реакцию биогеоценоза или его части (в частности, сообщества мелких млекопитающих или популяции доминирующего вида). Без этого становится невозможным ни нормирование нагрузки, ни прогноз дальнейших изменений системы по имеющимся прогностическим моделям динамики отдельных контролируемых факторов. Для решения этого важного вопроса в целях экологического мониторинга необходимо привлечение экспериментальных исследований, когда при прочих равных условиях меняют характеристики лишь одного фактора. По наблюдаемых при этом ответных реакциях элемента исследуемой системы выносят суждение о роли именно этого, изменяемого фактора. Такие экспериментальные работы (в природе или в лаборатории) могут помочь оценить и последствия совместного действия нескольких факторов, что также важно при прогнозировании дальнейшего состояния экосистемы в случае предполагаемых (или известных) тенденциях в изменении этих факторов.

При изучении влияния нефтяного загрязнения на фауну и экологию мелких млекопитающих возникает необходимость оценить не только изменение кормовой базы животных и токсическое действие нефти на их организм, но и репеллентный эффект данного загрязнителя. Репеллентный эффект сырой нефти необходимо учитывать и при планировании мероприятий по рекультивации нефтезагрязненных земель - как при создании лесных культур, так и при посевах трав или древесных растений. В связи с большими размерами ущерба, наносимого мышевидными грызунами лесному и сельскому хозяйству, остро стоит проблема борьбы с вредителями. При этом, как считает Н.Ф.Реймерс (1959), надо искать способы предохранения семян, а не уничтожения грызунов, которые являются главным кормом промысловых хищников, тем более, что химическая борьба с грызунами, за исключением использования некоторых репеллентов, не дает должного эффекта (Hansson, 1975). Все это позволяет не только корректно интерпретировать данные, полученные на нефтезагрязненных территориях в системе экологического мониторинга, но и учитывать репеллентное действие уже при планировании таких исследований.

Литературных материалов по репеллентному действию сырой нефти практически нет, а в имеющихся работах (Мартынов, 1980) приводятся лишь фрагментарные данные по репеллентному действию дизельного топлива на лосей, зайцев-беляков и мелких мышевидных грызунов, которые не позволяют сделать какие-либо однозначные выводы.

В лаборатории бал поставлен эксперимент по изучению репеллентного действия сырой нефти на золотистых хомячков (Mesocricetus auratus)(Гашев, 1993). В этих целях террариум был условно разделен на две части: одна часть была выложена загрязненной нефтью лесной подстилкой, привезенной с разлива 5-летней давности с концентрацией нефти 20,51,5 %, а другая - чистой лесной подстилкой. Зверьки по одному выпускались в центре террариума, хронометрировалось время, проведенное зверьком на чистой и загрязненной территории, отмечалось - на какой из половин зверек устраивал гнездо. Результаты эксперимента не показали достоверных различий между половыми и возрастными группами, поэтому материал в дальнейшем анализировался без учета пола и возраста зверьков.

Анализ материала показал, что время, проведенное хомячками на загрязненной территории, достоверно в 1,4 раза больше, чем на чистой (Табл. 35), что свидетельствует об отсутствии репеллентного эффекта старой сырой нефти (когда испаряются наиболее легкие, летучие углеводороды), напротив, загрязненная территория являлась притягательной для животных, более чем в половине случаев были отмечены факты запасания в защечных мешках кусочков битуминизированной нефти. Однако, необходимо отметить, что во всех без исключения случаях для устройства гнезда зверьки использовали чистую часть террариума, что, по-видимому, можно связать не с репеллентным действием загрязненной подстилки, а с лучшими физико-механическими качествами чистой лесной подстилки.

Вторая часть эксперимента предусматривала изучение репеллентного эффекта свежей сырой нефти. Для этого лесная подстилка в одной из частей террариума искусственно загрязнялась нефтью Южно-Балыкского месторождения (нефть горизонта БС₁₀ легкая, маловязкая, смолистая, сернистая (класс II), парафиновая (вид П₂), выход фракций, выкипающих до 300⁰С, невысокий) до концентрации 22,01,0% , а вторая оставалась чистой. Отмечались те же параметры, что и в первой части эксперимента.

Таблица 35.

Влияние загрязнения нефтью на посещаемость территории золотистыми

хомячками

Вариант опыта	Процент времени, проведенного зверьком:
	на чистой территории	на загрязненной территории
Старая нефть	41.52.6	58.62.6 **
Свежая нефть	68.34.2	31.74.2 ***

Примечание: различия достоверны: ** - при Р<0.01

*** - при Р<0.001.

Анализ полученных данных позволяет констатировать четкий репеллентный эффект свежей сырой нефти: время, проведенное хомячками на загрязненной территории, достоверно в 2,2 раза меньше, чем в контроле (Табл. 35). Также как и в первой части эксперимента все без исключения зверьки для устройства гнезд выбрали чистую часть террариума.

В лабораторных условиях были проведены и эксперименты по изучению репеллентного действия свежей сырой нефти (использовалась нефть Южно-Балыкского месторождения) на степень изъятия корма из кормушки и его поедания золотистыми хомячками. С этой целью подопытному животному предлагались одновременно три кормушки: чистая кормушка с чистым кормом (контроль); кормушка с налитой на дно нефтью, в которой на чистом ватном матрасике помещался чистый корм, и кормушка с кормом, обмазанным нефтью. В качестве корма предлагались различные овощи и фрукты, нарезанные кусочками, ягоды, зерно, хлеб, печенье и др., которые выкладывались в кормушки в строго определенном количестве. Учитывалось изъятие отдельных видов корма из кормушек в течение 1-2 часов после помещения кормушек в клетку (эксперимент 1) и степень поедания запасенного корма в течение одних суток с начала опыта (эксперимент 2). Каждому зверьку предлагалось от 3 до 4 видов корма, что соответствует такому же количеству выборов для одного зверька по каждому варианту опыта (Табл. 36, Табл. 37).

Не отмечено различий по степени изъятия или степени поедания различных видов корма (по отношению к контролю) между собой, поэтому в дальнейшем анализ проводился без учета этого фактора. В то же время, было отмечено, что грязный сочный корм поедался в первую очередь, прямо у кормушки, тогда как грязный сухой корм поедался в последнюю очередь из всего съеденного корма.

Анализ результатов первого эксперимента (Табл. 35) показал, что запах сырой нефти обладает отпугивающим эффектом на животных обоего пола, как взрослых (размножающихся), так и молодых (не размножающихся). При этом самки проявляют большую избирательность по сравнению с самцами.

Таблица 36.

Степень изъятия корма из кормушек золотистыми хомячками

(в скобках - процент от контроля)

Комбинированное действие запаха нефти и ее вкусовых качеств в еще большей степени снижает процент изъятия корма из кормушки по сравнению с контролем. Но если при этом различия между самцами и самками среди молодых зверьков практически отсутствовали, то в группе взрослых животных на фоне снижения процента изъятия корма самцами происходило увеличение этого показателя у самок: во всех случаях самки изымали из кормушки весь грязный корм. Отмечены были случаи, когда зверьки лизали нефть, налитую под ватный матрасик грязной кормушки. Причины этого явления не вполне ясны, хотя факт его не вызывает сомнения.

Таблица 37.

Степень поедания корма золотистыми хомячками

(в скобках - процент от контроля)

Группа зверьков	Кол-во выборов	Чистый корм (контроль)	Грязный корм
Взрослые зверьки
Самки	8	75.02.0 %	64.41.4 % (85.9)
Самцы	8	64.03.1 %	44.02.0 % (68.8)
Молодые зверьки
Самки	9	59.31.3 %	31.70.3 % (53.5)
Самцы	18	54.72.3 %	29.81.2 % (54.5)

Учет процента поедания грязного корма позволил отметить снижение его у всех исследованных животных по сравнению с контролем (Табл. 37). Но и в этом случае взрослые самки продемонстрировали наименьшую избирательность. Не исключено, что это связано с общим повышение уровня кормозапасающей деятельности и снижением избирательности к кормам у самок, принимающих участие в размножении.

Косвенно это подтверждается тем фактом, что и процент изъятия грязного корма и процент его поедания (по отношению к контролю) у молодых зверьков ниже, чем у взрослых; при этом у молодых зверьков отсутствуют и половые различия по этим показателям.

Таким образом, можно заключить, что как запах, так и вкус свежей сырой нефти обладают репеллентным эффектом по отношению к грызунам, снижающим посещение загрязненной территории примерно на 45%, поедание кормов - на 15-45 %; существуют возрастные и половые различия репеллентного действия свежей сырой нефти на золотистых хомячков.

белых мышей и крыс в условиях лабораторного эксперимента

О физиологическом действии различных компонентов нефти и нефтепродуктов в лабораторных условиях на организм мелких млекопитающих имеются сообщения уже с конца XIX века (Кулябко, Овсянникова, 1899). Установлено, что парафиновые углеводороды вызывают наркоз и судороги; ароматические и нафтеновые - действуют на кровь и кроветворные органы. При хроническом действии летучих фракций бессернистой нефти отмечаются функциональные изменения центральной нервной системы, низкое кровяное давление, замедление пульса, а также признаки поражения печени, наличие холестерина в крови, повышенная склонность к заболеваниям. При действии многосернистой нефти отмечается некоторая заторможенность, ослабляется обоняние, нарушается функция печени, щитовидной железы, поражаются слизистые оболочки, появляется хронический конъюнктивит (Панов и др., 1986). Достаточно изучена и канцерогенность нефтяных углеводородов (Coomes, Hazer, 1984; Holland, Frome, 1984; Lewis and oth., 1984; Rahimtula and oth., 1984; Канцерогенные вещества, 1987 и др.). Имеются сведения о мутагенности некоторых из них (Conaway and oth., 1984). Пристальному изучению подвергались и нафтеновые кислоты, входящие в состав нефтей (Абдуллаев, Бейбутова, 1965; Караев, 1965; Сабирова, Маньковская, 1966). В литературе можно найти и методические работы, посвященные интерпретации загрязнения нефтяными углеводородами тканей диких животных (Hall Russel, Coon Nancy, 1988). Однако, к сожалению, очень мало работ посвящено изучению вопроса комплексного действия сырой нефти в целом на организм животного, при том, что в реальных условиях мы чаще всего имеем дело именно с таким интегрированным действием. В этом отношении несомненный интерес представляет работа В.М.Шапошникова и др. (1980), в которой приводятся результаты лабораторных экспериментов над мышами, подвергающимися действию сырой нефти.

В плане дальнейшей проработки этой проблемы: в целях изучения влияния именно сырой нефти на мелких млекопитающих, в лабораторных условиях был проведен эксперимент, в ходе которого в пищевой рацион подопытной группы животных (16 беспородных белых мышей и 18 беспородных белых крыс) систематически: через двое суток на третьи - добавлялась сырая нефть (Гашев, Елифанов и др., 1994). Корм перемешивался нефтью в весовом соотношении 1:0,01 (слабая концентрация нефти - около 1%), в питьевой воде создавалась концентрация нефти 0,001%. В качестве добавок в диете белых мышей в течение двух месяцев использовали нефть Южно-Балыкского месторождения (легкая, маловязкая, сернистая, парафиновая). В диету опытных белых крыс входила сырая нефть Северо-Хохряковского месторождения (маловязкая, малосернистая, парафиновая, с небольшим содержанием ароматических и наиболее токсичных моноциклических углеводородов). Контрольная группа животных (16 беспородных белых мышей и 10 беспородных белых крыс) получала те же корма, в тех же количествах и пропорциях, но без добавления нефти. В ходе эксперимента отмечалась гибель животных, размножение и особенности поведения в обеих группах. По завершении опытов все животные были забиты и подвергнуты детальному морфофизиологическому, гистологическому и цитогенетическому обследованиям по принятым методикам (Шварц и др., 1968; Кононский, 1976; Федоров, 1979; Дарлингтон, Ла Кур, 1980 и др.).

В контрольной группе отмечены 3 генерации молодых особей (по 3, 4 и 7 зверьков в каждой). Среди забитых зверьков в конце эксперимента 50 % контрольных самок были беременны (общее количество эмбрионов 17). В группе, получавшей в пищевом рационе нефть, репродуктивные процессы полностью отсутствовали. Гибель животных в контрольной группе (без учета родившихся в ходе эксперимента) составила всего 13.3, в подопытной - 37.5 %.

Отмечены и существенные отличия в поведении животных, получающих нефть, по сравнению с контрольными: они характеризовались меньшей подвижностью, вялостью; как правило, слабее контактировали с другими особями, не делали попыток скрыться от наблюдателя. Если в контроле зверьки при воздействии низких температур собирались в одно гнездо, то экспериментальные животные такой реакции не проявляли - находились по одной, реже по две особи в гнезде.

Даже при внешнем осмотре экспериментальных зверьков были отмечены существенные морфологические отличия их от зверьков контрольной группы. Шерстный покров стал более редким: сквозь него просматривается кожа, остевые волосы частично слипались, общий тон окраски стал более темным, несмотря на то, что животные постоянно чистили шерсть. У половины зверьков по всему телу образовались опухоли и язвы диаметром до 10 мм, у 30% зверьков отмечен некроз тканей кончика хвоста.

При сравнении морфофизиологических показателей белых мышей, получавших в пищевом рационе сырую нефть (время экспозиции 2 месяца), и контрольных отмечены достоверные различия по большинству рассматриваемых признаков (Табл. 38).

Таблица 38.

Влияние сырой нефти на некоторые морфофизиологические показатели

белых мышей после 2-х месячной экспозиции в эксперименте

Показатель	Самцы		Самки
	Опыт (5)	Контроль (4)	Опыт (5)	Контроль (6)
Относительный вес тела, г/см3	0.340.004	0.330.005	0.340.005	0.350.011
Индекс сердца, ‰	7.50.5	5.70.4 *	8.20.5	5.90.5 **
Индекс печени, ‰	88.06.4	76.011.6	107.013.8	65.04.1 *
Индекс почки, ‰	10.00.7	8.91.1	10.30.8	6.70.5 **
Индекс надпочечника, ‰	0.460.20	0.230.02	0.580.23	0.280.04
Индекс селезенки, ‰	19.65.2	13.94.0	16.03.4	7.61.1 *
Кол-во гемоглобина, г/л	92.73.7	123.09.7 *	78.77.0	100.76.7 *

Примечание: в скобках – n; различия между опытом и контролем достоверны:

* - при Р<0.05; ** - при Р<0.01.

Имеет место увеличение индексов сердца, печени, почки, селезенки, тенденция к увеличению индекса надпочечника, достоверное снижение количества гемоглобина в крови у экспериментальных животных по сравнению с контрольными. Отдельные животные страдали от изъязвления кишечного эпителия. Все это, учитывая различия в задаваемых уровнях загрязнения пищи нефтью и демографической характеристике экспериментальной группы животных, вполне согласуется с данными, полученными в ходе лабораторных экспериментов, других авторов (Шапошников и др., 1980). При этом необходимо отметить, что самки продемонстрировали большую чувствительность к нефти, чем самцы.

Гистологическое исследование печени белых мышей показало, что у 20 % подопытных животных наблюдаются цирротические изменения в тканях печени, в некоторых случаях на печени отмечены язвы и участки с нетипичной окраской зеленого цвета. При микроскопическом изучении были обнаружены изменения как в объеме ядер, так и в размерах гепатоцитов: средний объем ядер гепатоцитов в опыте составил 13991528007.1 мкм³ , или 156 % от контроля (8947526053.7 мкм³), среднее количество гепатоцитов на тестовую площадку - 56 % от контроля; все различия достоверны при Р< 0.01. Сходные результаты были получены и для белых крыс после месячной диеты с добавлением сырой нефти: средний объем ядер гепатоцитов - 107479586.5 мкм³, или 158 % от контроля (67758.9514.8 мкм³), а среднее количество клеток на тестовую площадку - 59 % от контрольного уровня. Наблюдаемое явление при действии различных ядов отмечается и другими авторами (Вермель, 1935; Magloliocea, 1959; Хесин, 1967 и др.) и свидетельствует об увеличении функциональной активности гепатоцитов. Об этом же может говорить и увеличение индекса печени в опыте, так как индукция микросомальных монооксидаз часто сопровождается образованием новых гладких мембран эндоплазматического ретикулума и увеличением массы печени (Meldolesi, 1967; Schulte-Hermann et al., 1968; Böhn, Moser, 1976).

Кормление белых крыс пищей, слабо загрязненной нефтью, вызывало увеличение массы почки в 1.8 раза, при этом увеличивались площади сечений проксимальных (в 1.67 раза) и дистальных (в 1.7 раза) канальцев нефрона. Просвет почечного тельца у опытных зверьков становился мало различимым из-за переполнения петель капилляров форменными элементами крови. В прямых отделах нефрона наблюдалось набухание клеток. Просвет канальцев был плохо виден из-за размытой щеточной каемки. Ядра клеток увеличивались: у контрольных животных их объем составлял 6355031.2, у подопытных - 7412312.1 мкм³. Все это может свидетельствовать о неспецифической реакции органа на увеличение функциональной нагрузки на него при отсутствии признаков острого токсического воздействия.

Отмечено достоверное увеличение массы надпочечников экспериментальных белых крыс по сравнению с контролем (16.70.2 и 14.30.3 мг соответственно). Об этой реакции животных при неблагоприятных воздействиях, в условиях стресса сообщают многие исследователи (Свешникова, Копьева, 1975; Коврижко, Олейник, 1984 и др.). Однако, в наших экспериментах таких проявлений сильного стресса, как кровоизлияния, деструкция клеток, истончение стенок сосудов и др. замечено не было, но происходили изменения таких морфометрических показателей, как площадь сечения ядер, ширина зон надпочечника, доля расширенных капилляров, ядерно-плазматическое отношение и митотический индекс (Табл. 39), косвенно свидетельствующих об активизации функций надпочечника и роли его гормонов в адаптации организма к условиям стресса.

Нефтяное загрязнение пищи даже в течение 30 дней вызывает у белых крыс существенные изменения морфологии лимфатических фолликулов селезенки: отмечено достоверное снижение содержания лимфоидных клеток на тестовую поверхность во всех исследуемых зонах белой пульпы. В периартериальной тимусзависимой зоне количество лимфоидных клеток на 21.3 % ниже, чем в контроле, в тимуснезависимой мантийной они составили 62.9 %, в маргинальной зоне опустошение достигло 18.2 % по сравнению с контролем. Опустошение лимфатических фолликулов происходит, по мнению Г.К.Крыжановского (1985), за счет усиленной миграции Т- и В-лимфоцитов, осуществляющих роль «срочной помощи» в поддержании тканевого гомеостаза и в элиминации поврежденных или перерожденных клеток. Эти клетки играют существенную роль в регенерации тканей. Речь идет о трофической и пластической стимуляциях регенерирующих паренхиматозных клеток, о передаче им лимфоцитами дополнительного или необходимого пластического материала в виде нуклеиновых кислот и белков в условиях стресса.

Таблица 39.

Морфологические показатели надпочечников белых крыс, получавших в диете

сырую нефть (числитель), и контрольных (знаменатель)

Показатель	Зона надпочечника
	клубочковая	пучковая	сетчатая	мозговое в-во
Площадь сечения ядер, мкм2	16.340.28 ** 14.800.25	22.700.13 ** 20.280.17	18.700.18 ** 16.500.13	27.900.18 * 26.430.23
Ширина зоны, мкм	54.30.3 52.20.3	586.72.5 ** 565.48.2		598.55.6 ** 570.128.5
Ядерно-плазматическое отношение	-	0.3030.004 ** 0.2540.003	0.3610.007 ** 0.3160.006	0.1930.004 ** 0.1620.007
Доля расширенных капилляров, %	-	24.10.7 ** 13.50.6	26.40.8 ** 18.60.3	24.60.7 ** 17.60.6
Митотический индекс, ‰	0.400.04 0.420.03	0.660.03 0.730.04	0.640.03 ** 0.700.06	0.520.04 ** 0.650.04

В ходе эксперимента у животных наблюдали нарушения процессов кроветворения. У белых крыс, находившихся на нефтяной диете один месяц, снижалось количество эритроцитов в периферической крови до 5.980.30х10¹² клеток/л (у интактных животных) с 8.260.16х10¹² клеток/л, при этом концентрация гемоглобина в крови снижалась до 103.172.4 с контрольного уровня 134.831.9 г/л, что составило 76.5 %. Сходные результаты получены для белых мышей при двухмесячной экспозиции. К концу 30-дневной экспозиции у белых крыс имел место ретикулоцитоз (100.591.04 ‰ ретикулоцитов по отношению к количеству эритроцитов в периферической крови при 43.380.86 ‰ в контроле), свидетельствующий о значительном повышении реактивности последних этапов кроветворного процесса. При оценке состояния костномозгового кроветворения были выявлены следующие особенности: количество проэритробластов составляло 77.3 % от контроля, базофильных и полихроматофильных эритробластов, полихроматофильных и оксифильных нормобластов соответственно 83.9; 89.1; 106.5 и 22.0 % от контроля (различия достоверны).

Полученные результаты демонстрируют наличие активной реакции системы эритрона костного мозга на нефтяное загрязнение, свидетельствуют об ингибирующем влиянии нефти на пролиферирующие кроветворные клетки, о повышении реактивности последних стадий кроветворения, о быстром переходе клеток последней генерации миелокариоцитов (оксифильных нормобластов) в ретикулоцитарный ряд.

Как у контрольных, так и у подопытных белых мышей отмечено неравномерное распределение Гомори-положительного нейросекреторного материала по заднему нейрогипофизу с концентрацией его вокруг капилляров. Однако, у подобных животных эта концентрация выражена более отчетливо, и содержание нейросекреторного материала в заднем нейрогипофизе ниже (2 балла по 5-балльной шкале), чем в контроле (4 балла). Капилляры заднего нейрогипофиза у подопытных животных большей частью расширены и содержат форменные элементы крови (Елифанов и др., 1991). Снижение содержания Гомори-положительного нейросекреторного материала в срединном возвышении и задней доле гипофиза отмечено, в частности, Е.Г.Берлингером с соавторами (1991) при свинцовой интоксикации. Все это позволяет предположить, что в процессе адаптации организма к условиям продолжительного нефтяного загрязнения слабой степени гипоталамические нонапептиды, выделяющиеся из заднего нейрогипофиза в общий кровоток, играют значительную роль.

Особый интерес представляют данные о генотоксическом действии сырой нефти, изучение которого проводили с помощью пикнотического теста: учитывали все типы дегенерации ядра, связанные с отставанием хроматиновой сети или отдельных ее составляющих от ядерной оболочки и слипанием ее в гомогенную массу.

О повышении доли пикнозов под действием некоторых неспецифических факторов сообщают Ж.Браше (1969), А.И.Атабекова и Е.И.Устинова (1967). В настоящее время пикнотическим (микроядерным) тестом активно пользуются для выявления генотоксических агентов (Пшеничнов, 1991; Liu Yongchang et al., 1991 и др.). В наших экспериментах использовался пикнотический индекс клеток кишечного эпителия и печени беспородных белых крыс. В обоих случаях отмечено достоверное увеличение количества пикноморфных клеток и их доли у животных, получавших в рационе сырую нефть на протяжении одного месяца (Табл. 40, 41).

При этом самки демонстрируют большую чувствительность к нефтяному загрязнению, чем самцы, как и в случае с морфофизиологическими показателями беспородных белых мышей, получавших нефть в диете в течение двух месяцев.

Таблица 40.

Пикнотические индексы клеток кишечного эпителия белых крыс,

получавших с пищей сырую нефть, и в контроле

Таблица 41.

Пикнотические индексы клеток печени белых крыс, получавших с

пищей сырую нефть, и в контроле

Примечание: различия с контролем достоверны:

*-при Р<0.05;**-при Р<0.01;***-при Р<0.001

Учитывая самостоятельное индикационное значение показателей варьирования отдельных параметров, интересно отметить, что, анализируя величины индекса надпочечника у самок опытной и контрольной групп белых мышей, мы не обнаружили достоверных различий, однако, по характеру варьирования этого признака самки из опытной серии существенно отличаются от контрольных: коэффициенты вариации соответственно равны 87.4±27.6 и 33.9±9.8 (различия по t-критерию Стьюдента для сигм и F-критерию Фишера для дисперсий достоверны соответственно при Р<0.05 и Р<0.01). Принимая во внимание тот факт, что в опытной серии не было беременных самок, для которых характерно естественное повышение индекса надпочечника в этот период (а в контроле они составляли 50 %), можно утверждать, что большая вариабельность этого показателя в опыте целиком связана именно со стрессом, вызванным нефтяным загрязнением.

Понятным является и снижение при нефтяной диете коэффициента вариации пикнотического индекса клеток печени белых мышей, наименьшего у самок, несущих наибольшую физиологическую и функциональную нагрузки, при тенденции к повышению его в клетках кишечного эпителия, играющего роль своеобразного «расходного материала».

Существенным моментом при решении вопроса о разнородности отдельных групп животных является изучение корреляций частей организма в процессе увеличения размеров особей - так называемый аллометрический рост. В ходе наших исследований по зависимости веса надпочечников от веса тела для самок опытной и контрольной групп были построены аллометрические уравнения (Елифанов, Гашев и др., 1996), которые позволили отметить разнонаправленный характер корреляций в том и другом случае: опыт: Y=506.6X^-0.440, контроль: Y=0.003X^0.737.

Показательным является и характер распределения величин того или иного признака, степень отклонения распределения от нормального закона. В качестве примера можно привести характер распределения относительного веса тела самок контрольной и опытной групп (практически не отличающихся по средним величинам): если в первом случае это распределение не отличается от нормального, то во втором имеет место отрицательный эксцесс (Ex=-1.3±0.75 при t_Ex=-1.73), характеризующий плосковершинное распределение. Биологический смысл этого феномена может быть связан с наличием возмущающего фактора, не являющегося по своей величине лимитирующим для данного показателя (когда преимущественного накопления вариант у модального значения не происходит).

Сравнивая эффект, вызванный экспериментальным воздействием сырой нефти на организм животных в лабораторных условиях, и данные исследований влияния нефтяного загрязнения на морфофизиологические особенности мелких млекопитающих в природных биогеоценозах Среднего Приобья, можно констатировать однотипность реакций, имеющих место в том и другом случае. В.М.Шапошников с соавторами (1980) считают, что однотипная реакция грызунов на нефтепромыслах и в лаборатории указывает на непосредственное влияние нефтяного загрязнения, а изменения, выявленные у животных только в районе нефтепромысла, вызваны сопутствующими нефтедобыче факторами (шум, химические реагенты, изменение уровня грунтовых вод, осветление в результате рубок леса и вываливания деревьев и др.).

Принимая это во внимание, можно предположить, что изменения в морфофизиологии мелких млекопитающих нефтезагрязненных территорий вызваны, в первую очередь, непосредственным действием сырой нефти и сопутствующих ей химических веществ.

Таким образом, проведенные исследования позволяют констатировать, что именно сырая нефть вызывает неспецифическую реакцию организма мелких млекопитающих на загрязнение, являющееся стрессовым фактором для животных. Отмечается повышение интенсивности метаболизма, напряженности энергетического обмена, нарушения процессов кроветворения, усиление миграции лимфоцитов в кровоток, увеличение доли пикноморфных клеток в различных тканях, свидетельствующие о прямом токсическом действии нефти и общем нарастании стрессовости ситуации, об адаптации организма (специфично протекающие у разных видов млекопитающих и у разных поло-возрастных групп одного вида), в которой активное участие принимает и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система.

VI.4. СИСТЕМА РЕГИОНАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА В РАЙОНАХ НЕФТЕДОБЫЧИ В СРЕДНЕМ ПРИОБЬЕ

ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Исходя из основных методологических принципов организации сети постоянных пробных площадей системы комплексного интегрального экологического мониторинга (Gashev and oth., 1994) и результатов исследований, проведенных в 1987-91 гг., нами было предложено для организации системы регионального экологического мониторинга в районах нефтедобычи в Среднем Приобье Тюменской области (в силу максимального воздействия нефтедобычи именно на этот регион) использовать водосборную площадь р.Ватинский Еган (S=3500 кв.км) - правого притока р.Оби, как элементарную и представительную субструктуру, укладывающуюся в комплекс «речной бассейн - сукцессионная система». На территории этого водосборного бассейна расположено более десятка нефтяных месторождений, эксплуатируемых от нескольких лет до двух десятков лет, расположенных в различных типах ландшафтов (от увалистого на Аганском увале и плоских водоразделов в районе крупных озер Самотлор и Кымыл-Эмтор до пойменного в низовьях р.Ватинский Еган при впадении в р.Обь), имеющих как речную, так и крупные озерные системы. Таким образом, на территории этого водосборного бассейна в пропорциональной представленности имеются все возможные биогеоценозы Среднего Приобья, как ненарушенные, так и подверженные разным видам антропогенного воздействия и их комплексному воздействию. Этот представительный набор является совершенно необходимым для создания репрезентативной системы экологического мониторинга региона (Agger, Ovesen, 1990).

В целях создания системы регионального экологического мониторинга в рамках Государственной инвестиционной программы ГИП-002 «Путидойл» в 1992 году нами была разработана и заложена сеть постоянных пробных площадей по схеме, представленной в таблице 42, основывающейся на принципе «разумной достаточности» и простоты исследований, дающем возможность сбора обширной информации с небольшими затратами сил и средств.

Одними из обязательных компонентов биогеоценозов, исследуемых на постоянных пробных площадях, были и сообщества мелких млекопитающих, а в их составе упор делался на изучение популяций доминирующего вида.

Первые исследования были проведены в 1992-93 гг., повторные (на ряде площадей) - в 1997-99 годах. Заложено 16 пробных площадей.

На основании приведенного выше подхода нами были исследованы сообщества наземных позвоночных животных (классы Amphibia, Reptilia, Aves и Mammalia) на постоянных пробных площадях системы регионального экологического мониторинга среднетаежной зоны Западной Сибири (Гашев, 2000 в).

Таблица 42.

Распределение постоянных пробных площадей в системе регионального

комплексного экологического мониторинга в бассейне р.Ватинский Еган

Исследуемые факторы	Болота	Луга	Леса
	(верховые олиготроф.)	(заливные пойменные)	Кедровники зеленомош.	Кедровники приручейн.
Контроль	+	+	+	+
Загрязнение нефтью	+	+	+	+
Загрязнение солями	+	-	+	-
Горельники	-	-	+	-
Вырубки	-	-	+	+
Факельные зоны	+	-	+	-
Автодороги	++	-	++	-
Минерализация (отсыпка пес-ком или глиной)	+	+	+	-

Примечание: + планируется закладка постоянной пробной площади;

++ планируется закладка двух пробных площадей: на

подтопленной полотном дороги территории и на «осушенной».

Результаты исследований показали, что наиболее устойчивыми сообществами позвоночных животных в среднетаежной зоне Западной Сибири среди исследованных можно считать сообщества спелых зеленомошных кедровников из кедровых насаждений и спелых сфагново-багульниковых сосняков из сосновых насаждений. В любом случае общая устойчивость сообществ наземных позвоночных повышается с увеличением их видового разнообразия. Среди указанных выше двух сообществ наземных позвоночных животных наибольшая устойчивость характерна для зеленомошных кедровников (Табл. 44).

Для сообществ обоих этих биогеоценозов прослежена динамика показателей устойчивости под влиянием антропогенных факторов, связанных с нефтедобычей (нефтяное загрязнение, засоление, механическое нарушение почвенно-растительного покрова, изменение гидрологического режима, воздействие факельных зон и т.д.). Во всех случаях в импактных сообществах общая устойчивость снижалась, максимально - в 7.5 - 15.2 раза. При этом исходное сообщество с более высокой резистентной устойчивостью демонстрирует меньшее снижение общей устойчивости при аналогичном воздействии того же антропогенного фактора.

Оценивая число видов и обилие позвоночных импактных сообществ, можно отметить, что оно максимально снижается под воздействием поллютантов (минерализованных пластовых вод и нефтяных углеводородов), вызывающих комплексные системные изменения в биогеоценозах, приводящих к резкому сокращению численности или полному исчезновению консументов высоких порядков, наиболее подверженных токсическому воздействию (AMPHIBIA, REPTILIA, Charadriiformes, Motacillidae, Turdidae, Sylviidae и др. из AVES и Insectivora, Carnivora из MAMMALIA).

Лишь немного по степени воздействия на сообщества факторам загрязнения нефтью, солями из пластовых вод или продуктами сгорания углеводородов в факелах по сжиганию неутилизируемых компонентов нефти уступает механическое повреждение древесного и травяно-кустарничкового покрова на лесных землях. Эти нарушения связаны, как правило, с рубками леса разного назначения (промышленными, санитарными и др.), прокладкой коридоров линейных объектов (сейсмопрофили, трассы перетаскивания бурового оборудования, трассы ЛЭП, нефтепроводов и т.д.), случайным нарушением растительного и почвенного покрова при проведении строительных работ на обустраиваемых месторождениях нефти, а также при тушении возгораний в непосредственной близости от промышленных объектов (когда в силу предпринимаемых мер пожар не разгорается, т.к. горельники относятся нами к отдельной категории нарушенных земель и сообщества таких участков рассматриваются на специальных постоянных пробных площадях). Достаточно напомнить, что на долю механического повреждения почвенно-растительного покрова в Среднем Приобье приходится 33.5 % от всей площади нарушенных при нефтедобыче земель (Захаров, 1989). При механических нарушениях растительности, приводящих к сведению леса, эдификаторная роль древесной растительности практически исчезает, а само сообщество с точки зрения лесной сукцессии отбрасывается на самые ранние («пионерные») стадии (Т= 0.1) (в северной тайге на месте лишайниковых сосняков при таких нарушениях в силу ветровой эрозии часто возникают техногенные «бэдлэнды» с перевеваемыми песками, естественное восстановление которых на обозримом интервале времени не прослежено).

Вырубка заселяется достаточно большим числом видов животных (46.2 % от контроля) при довольно высоком обилии (32.4 % от контроля), но резистентная и (особенно) упругая устойчивость таких сообществ остается низкой. При зарастании вырубок или восстановлении травяно-кустарничковой растительности сообщества наземных позвоночных меняются, все более и более приближаясь к лесным (исходного типа).

В то же время, в случае подтопления сфагново-багульникового сосняка из-за подпора поверхностного стока автомобильной дорогой с твердым покрытием количество видов и суммарное обилие позвоночных животных превышает фоновый уровень (114.3 % и 120.6 %) и становится максимальным. Однако, показатели устойчивости этого сообщества все же намного уступают исходному. Обращает на себя внимание и самый низкий показатель выровненности Пиелу подтопленного сообщества при одном из максимальных индексах доминирования Симпсона, что связано с непропорциональным увеличением обилия такого околоводного вида как водяная полевка (Arvicola terrestris). При частичном же снижении уровня грунтовых вод изменения в сообществах менее значительны, но они направлены на большее, чем при подтоплении снижение устойчивости.

Несомненный интерес представляет тот закономерный факт, что при одинаковой степени нефтяного загрязнения (сильная степень загрязнения) и времени, прошедшем после разлива нефти (около 2 лет), сообщество наземных позвоночных животных с большей исходной упругой устойчивостью к моменту исследования имеет черты переходного (Т=0.5), тогда как другое остается на стадии пионерного (Т=0.1). При этом большая общая устойчивость исходного сообщества (кедровник зеленомошный) обеспечивает большие показатели обилия к контролю по сравнению с менее устойчивым сообществом (сосняк сфагново-багульниковый) - 23.5 и 17.4 % соответственно.

Сходные закономерности прослежены нами и для сообществ мелких млекопитающих, в том числе и нефтезагрязненных земель (табл. 43).