9.3.3. Рыбы и другие гидробионты
В отличие от наземных животных, для которых важнейшим путем поступления пестицидов является пищевой, для водных обитателей (гидробионтов) особенно существенное значение имеет постоянный контакт с загрязненной средой. Загрязнение водоемов пестицидами, особенно внутренних, резко нарушает нормальную жизнедеятельность рыб и других гидробионтов. Под воздействием токсикантов в одних случаях происходит изменение структуры биоценоза за счет уменьшения численности или исчезновения животных, а в других – усиленное развитие гидробионтов некоторых видов, что приводит к полному или частичному изменению функции и структуры экосистемы [76].
Пестициды попадают в пресноводные водоемы либо по воздуху, либо (что происходит чаще) - с поверхностными или грунтовыми водами (см. раздел 8.2).
Пестициды являются вторым фактором (после промышленных загрязнений), сокращающим рыбные ресурсы многих стран мира [31].
Негативное влияние пестицидов на рыб известно не только биологам, изучающим эту проблему уже несколько десятилетий. Оно не является неожиданностью и для химиков. Во всяком случае, указание «токсичен для рыб» можно найти во всех справочниках по пестицидам. Например, в справочнике [12] значатся такие пестициды, как дилор, карбофос, байялан, камбилен, пиперфос, профлоралин, стомп, тетрафлурон, акрекс, дихлорсалициланилид, лампрецид, метилизотиоцианат, никлозамид, ресметрин, хлорнитралид, ТБТО и многие другие.
Департамент водного хозяйства Японии установил, что общий ущерб от инсектицидов гидробионтам составил в этой стране только в далеком 1957 г. более 1 млрд иен. Тогда отравление рыб таким ФОП, как тиофос, наблюдалось в 115 случаев в реках, в 55 случаев в прудах, в 135 случаях в море [31].
Со стоками в водоемы попадают от 30 до 70% пестицидов и продуктов их трансформации [1]. В частности, в северных и северо-восточных районах Таиланда после сезона дождей пестициды, вымываемые из почвы, регулярно вызывали массовую гибель рыбы в пресных водоемах [386].
ГЕКСАХЛОРЦИКЛОГЕКСАН В ВОЛГЕ
«Сравнительное изучение содержания гексахлорана в воде реки Волги показало, что в районе Волгограда оно в 5-6 раз выше, чем в дельте реки. Если в дельте содержание гексахлорана не превышало 0,0003 мг/л, то в районе Волгограда оно находилось в пределах 0,0012-0,0025 мг/л.
Интенсивность накопления гексахлорана в органах и тканях производителей осетровых столь высока, что может привести к острому отравлению и гибели, подобно той, которая имела место с самцами севрюги в июне 1979 г. на Волгоградском осетровом заводе во время их резервирования. В печени подвергнутых анализу погибших самцов выявлен в огромных количествах гексахлоран (от 1,85 до 6,02 мг/кг) и низкий уровень гликогена (в несколько раз ниже, чем в норме)».
Проф.В.И.Лукьяненко «О нарастающем пестицидном загрязнении Волго-Каспийского бассейна и угрозе осетровому хозяйству страны». 1987 г. [600].
В СССР последствия массированного использования пестицидов для рыб были аналогичны. Так, в Таджикистане к 1980 г. в результате отравления водоемов пестицидами более 10% видов местных рыб оказались перед угрозой исчезновения [601]. В Нижегородской области из 57 видов рыб 21 вид к 1980 г. исчез в первую очередь в результате воздействия сельскохозяйственных стоков. В среднем, очевидно, что около 30% случаев гибели рыб в пресных водоемах средней полосы России происходит от загрязнения водоемов пестицидами [1]. Так, гранозан, используемый для протравливания семян, вызвал массовую гибель рыб зимой 1988/1989 г. в Среднем Заволжье, на р.Ветлуге и на Чебоксарском и Куйбышевском водохранилищах [377].
О масштабах гибели рыб в СССР свидетельствует тот факт, что только в 1983 г. 54 тыс. должностных лиц подверглись штрафам Госрыбинспекции в основном из-за нарушения правил хранения и применения пестицидов, приводивших к опасному загрязнению водоемов. Поскольку вскрывается лишь малая часть подобных преступлений, не будет преувеличением считать, что в СССР в разгар активной пестицидизации ежегодно были сотни тысяч случаев отравления водоемов пестицидами [1].
В табл.9.13 собраны данные об острой токсичности ряда пестицидов для рыб (ЛК50 - концентрации в воде, смертельные для половины особей какого-либо вида рыб). Видно, что ХОП более токсичны для гидробионтов в сравнении с ФОП [92]. Темным цветом в таблице выделены пестициды, которые наша санитарно-эпидемиологическая служба была вынуждена запретить после многих лет применения. К сожалению, многие опасные для водных организмов пестициды пока не запрещены.
Из данных, приведенных в табл.9.13, видно, что концентрация ЛК50 может быть различной даже для одного и того же вида рыб и варьирует внутри вида весьма значительно: от нескольких до нескольких десятков раз (в случае эндрина).
Расшифруем только первую строчку этой таблицы – влияние ДДТ. Как уже упоминалось, из-за долголетнего неограниченного применения ДДТ в настоящее время в биосферном круговороте находится несколько миллионов тонн этого инсектицида [76]. Поэтому нельзя удивляться прогнозам экспертов относительно того, что и в конце XX века вряд ли можно рассчитывать на уменьшение его содержания в рыбах [36].
В табл.9.14 обобщены данные об острой токсичности ДДТ для водных организмов. Видно, что диапазон влияния этого пестицида на гидробионтов очень широк. Даже ничтожные концентрации ДДТ – всего лишь в несколько раз больше фоновых (см. раздел 8.2, табл.8.4) - вызывают гибель ракообразных.
ХОП серьезно воздействуют на сообщества водорослей, влияют на протекающие в клетках биохимические процессы (фотосинтез, образование нуклеиновых кислот, биосинтез белков и липидов и т.д.), изменяя рост растений и продуктивность. Особенно чувствительны к действию ХОП и иных пестицидов ракообразные, что определяется их фильтрационной активностью, высокой проницаемостью наружных покровов, устройством дыхательных органов. Низшие ракообразные и личинки водных насекомых более чувствительны к ХОП, чем рыбы, погибая при загрязнении водоемов на уровне нг/л. Среди рыб наиболее чувствительны к ДДТ такие лососевые, как форель [76].
ХОП накапливаются в различных тканях и органах промысловых рыб и других гидробионтов. При исследовании в середине 1980 гг. содержания ДДТ в биоте озера Севан (табл.9.15) и Чардаринского водохранилища (табл.9.16) ДДТ и его метаболиты ДДД и ДДЭ были обнаружены в организме рыб в значительных количествах [603]. Наблюдаются значительные нарушения жизненно важных функций и, что особенно опасно, функций размножения.
Таблица 9.13. Острая токсичность для рыб некоторых пестицидов, растворенных в воде (ЛК50, мкг/л) [10]
|
Пестицид |
Пресноводные экосистемы |
Морские экосистемы |
|
Хлорорганические пестициды |
||
| ДДТ |
5-16 |
0,4-2 |
| Метоксихлор (мезокс К) |
30-75 |
55 |
| Пентахлорфенол |
52-110 |
- |
| Гамма-ГХЦГ (линдан) |
27-87 |
30 |
| Токсафен (полихлоркамфен) |
11-18 |
0,01-5,5 |
| Альдрин (октален) |
5,2-8,2 |
2,8 |
| Дильдрин (окталокс) |
1,4-2,8 |
5,5-7,1 |
| Эндрин |
0,4-8,6 |
0,6-2,6 |
| Хлордан |
7,8-40 |
5,5 |
| Гептахлор |
8-19 |
3,3-25 |
| Тиодан |
12 |
0,6 |
|
Смешанные хлор,фосфорорганические пестициды |
||
| ДДВФ (дихлорфос) |
480 |
550 |
| Дурсбан (хлорпирифос) |
3,3 |
70 |
| Хлорофос (трихлорофон) |
260-1400 |
1000 |
| Хлорпирифос-метил |
14 |
150 |
| Трихлоронат (агрисуль) |
240-320 |
320 |
|
Фосфорорганические пестициды |
||
| Меркаптофос |
81 |
550 |
| M-74 (дисульфотон) |
50 |
740 |
| Тиофос (паратион) |
470-2000 |
65 |
| Азинфос-метил (гутион) |
14-52 |
5,5 |
| Метафос |
2700-5700 |
1000 |
| Этион (метион) |
230 |
69 |
| Базудин (диазинон) |
2-90 |
250 |
| Метилнитрофос |
700 |
1000 |
| Налед (дибром) |
80-330 |
550 |
| Карбофос |
103-170 |
570 |
|
Карбаматы |
||
| Аминокарб (метацил) |
- |
1000 |
| Карбофуран (фурадан) |
280 |
- |
| Метиокарб |
110-640 |
550 |
| Цектран (мексакарбат) |
15000 |
1000 |
| Пропоксур |
8200 |
1000 |
| Севин (карбарил) |
4340-11200 |
1750 |
Таблица 9.14. Острая токсичность ДДТ для некоторых гидробионтов [602]
|
Объект |
Концентрация в воде, мкг/л |
Действие |
| Дафнии, гаммариды |
0,1 |
Гибель |
| Хирономиды |
0,1 |
Гибель |
| Форель (Salmo sp.) |
0,1 |
Токсическое поражение |
| Дафнии |
0,4 |
Гибель для 50% особей в течение 48 часов при 21o С |
| Форель |
1,0 |
Гибель |
| Водоросли |
1,0 |
Нарушение процесса фотосинтеза |
| Дафнии |
1,4 |
Гибель в течение 96 ч |
| Окунь (Perca fluviatilis) |
2,1 |
Гибель в течение 48 ч |
| Кумжа |
2,5 |
Гибель |
| Креветка |
3,0 |
Гибель |
| Гольян |
3,2 |
Гибель |
| Форель радужная |
8,0 |
Гибель |
|
(Salmo gairdnerii) |
||
| Окунь ушастый |
8,0 |
Гибель в течение 96 ч |
| Лещ (Abramis brama) |
10-15 |
Гибель в течение 24 ч |
| Чавыча |
16,0 |
Гибель в течение 96 ч |
| Колюшка |
18,0 |
Гибель в течение 96 ч |
| Карась |
27,0 |
Гибель в течение 96 ч |
| Гуппи |
43,0 |
Гибель |
| Кижуч |
440,0 |
Гибель в течение 96 ч |
|
(Onchorhynchus kitsutch) |
||
|
ПДК для ДДТ в рыбохозяйственных водоемах – «отсутствие» |
||
Таблица 9.15. Среднее содержание ДДТ+ДДЭ в рыбах из озера Севан (Армения) в 1984 г., в мг/кг сырой массы [603]
|
Ткани |
Сиг |
Сазан |
| Мышцы |
0,124 |
0,102 |
| Кожа |
0,290 |
0,769 |
| Жабры |
0,398 |
0,388 |
| Мозг |
1,677 |
0,328 |
| Гонады |
2,211 |
0,138 |
| Печень |
4,099 |
Нет данных |
| Полостной жир |
7,884 |
7,013 |
|
МДУ для рыб - «отсутствие» (временно - 0,2) |
||
В воде концентрации ДДТ обычно выше, чем его метаболитов, в фитопланктоне это соотношение близко к наблюдаемому в воде, в зоопланктоне ДДТ больше, чем метаболитов. В рыбах соотношение обычно меняется в пользу метаболитов: в органах и тканях рыб концентрации ДДД и особенно ДДЭ на уровне или выше, чем ДДТ (табл.9.16).
Таблица 9.16. Содержание ДДТ в рыбах Чардаринского водохранилища (Казахстан) в 1985 г., мг/кг сырой массы [603]
|
Объект |
n,n’-ДДТ |
n,n’-ДДД |
o,n’-ДДТ | n,n’-ДДЭ | ∑ДДТ | ПХБ |
|
Сазан (Ciprinus carpio) |
||||||
| Жабры | 0,038 |
0,122 |
0,015 | 0,212 | 0,388 | 0,092 |
| Кожа | 0,047 |
0,287 |
0,021 | 0,412 | 0,769 | 0,103 |
| Мозги | 0,043 |
0,135 |
0,018 | 0,133 | 0,328 | 0,171 |
| Полостной жир | 1,156 |
1,697 |
0,738 | 3,422 | 7,013 | 1,100 |
|
Жерех (Pseudaspius leptocephalus) |
||||||
| Жабры | 0,141 | 0,334 | 0,144 | 0,793 | 1,413 | 0,135 |
| Кожа | 0,107 | 0,445 | 0,096 | 0,994 | 1,642 | 0,430 |
| Мозги | 0,026 | 0,085 | 0,008 | 0,229 | 0,348 | 0,201 |
| Полостной жир | 0,157 | 0,747 | 0,103 | 1,809 | 2,817 | 0,396 |
|
Судак (Lucioperea lucioperea) |
||||||
| Жабры | 0,448 | 0,266 | 0,187 | 1,563 | 2,692 | 0,259 |
| Кожа | 0,211 | 0,249 | 0,087 | 0,821 | 1,534 | 0,151 |
В табл.9.16 включены также данные о концентрациях ПХБ, поскольку нельзя игнорировать источники этих веществ – за счет превращения ДДТ Þ ПХБ непосредственно в природной среде [604], а также в результате деятельности трансформаторного завода в Чирчике (Узбекистан), оперировавшего наполнителем «совтол» на основе ПХБ [3].
Для Чардаринского водохранилища имеются и более поздние данные, которые не выявили тенденции к улучшению (табл.9.17). Уровень накопления ХОП оказывается более высоким у рыб старших возрастных групп, чем у молоди [1]. В 30% всех проб ДДТ присутствовало в неметаболизированном виде. Это означает, что этот инсектицид попал в водоемы совсем недавно, много позже его «запрета» в СССР (1970 г.).
Таблица 9.17. Накопление ХОП в организме некоторых рыб (толстолобик, белый амур, сом, судак, щука, чехонь, сазан, лещ) Чардаринского водохранилища в 1986-1988 гг. (превышение величин МДУ в скобках) [1]
|
Ткани |
Пестициды, мг/кг сырого веса |
|
|
∑ГХЦГ |
∑ДДТ |
|
| Гонады |
0,02-0,28 (0-9) |
0,02-2,33 (0-12) |
| Печень |
0,03-4,45 (1-148) |
0,02-11,39 (0-57) |
| Жир |
0,08-14,05 (2-468) |
0,03-19,95 (0-100) |
|
МДУ для рыб |
0,03 (для пресноводной рыбы) [42] |
Отсутствие |
Картина отравления рыб пестицидами разнообразна.
ХОП оказывают на рыб нервно-паралитическое действие, которое проявляется в расстройствах координации движений и нарушении пищевого рефлекса, ведет к их истощению, нарушает углеводный, белковый и липидный обмен, влияет на репродуктивный цикл. Все это приводит к ослаблению и гибели популяций многих видов рыб [76].
Токсафен в концентрации 8 мкг/л летален для гамбузии, а у многих других рыб (сом, форель, пимефалес и др.) вызывает необратимые изменения печени, жабр, позвоночника. Инсектицид севин и его производные нарушают стайное поведение ряда рыб в концентрациях всего 1 мкг/л [605].
Немало неприятностей создается и старыми запасами пестицидов (см. бокс).
ДДТ В ДНЕПРЕ
«Был построен в плавнях Днепровский осетровый завод. Построили по современным стандартам. За полтора десятка лет с разведением мальков немало было приключений и тревог. Одно время молодь начала гибнуть от заболеваний печени. Причину искали в научно-теоретических джунглях, пока о беде не прознал старый днепровский рыбак. «Это, хлопцы, все от дуста…» И оказался прав. Много лет назад невдалеке «Сельхозхимия» закопала около 100 тонн ДДТ (выделено нами - авторы). Вот он и просочился с грунтовыми водами в нагульные пруды».
«Известия», 26 июня 1996 г. [359].
Широкое развитие аквакультуры ведет к новым проблемам, связанным с использованием пестицидов.
В Шотландии фермеры для борьбы с одним из паразитических ракообразных в форелевых хозяйствах используют высокотоксичный пестицид ниван-500 – ФОП, исходно употреблявшийся как инсектицид на полях. Примененный в водной среде, он поражает большое число видов планктона, ракообразных и оказывается во много раз более токсичным, чем на суше [606].
Опыт сознательного насыщения водоемов пестицидами имеется и у нас, и его трудно квалифицировать иначе, чем экологически непродуманный, если не авантюристичный. В частности, неудачным оказался опыт обработки водоемов полихлорпиненом - в 1978 г., после нескольких десятилетий отравления водоемов и пищевых продуктов, этот пестицид был запрещен [42].
ПОЛИХЛОРПИНЕН И “ОЧИСТКА” ВОДОЕМОВ В СССР
«Сплошное уничтожение популяций рыб с последующим разведением используемых видов уже давно практикуется в Советском Союзе… В СССР в 1957-1964 гг. примерно 200 водоемов (16 000 га) было обработано… полихлорпиненом и заселено заново. Эффективная концентрация данного препарата находится в пределах 0,09-0,19 мг/л. Метод характеризуется простотой и осуществим в любом закрытом водоеме. Недостаток метода заключается в высокой персистентности препарата. Обычно водоем можно заселять заново через 12 месяцев после обработки, однако в токсичных для рыб концентрациях препарат сохраняется часто в течение 4 лет».
Из книги Э.Хайниша и др. «Агрохимикаты в окружающей среде». 1979 г. 358 с. [27].
Степень влияния пестицидов на обитателей водоемов зависит от многих факторов абиотической природы (температуры, освещенности, влажности и др.), а также от их физиологического состояния. Самцы и самки, молодые и взрослые, в начале или в конце периода размножения – все эти биотические факторы могут резко менять характер воздействия пестицидов. Иллюстрацией служат данные табл.9.18, свидетельствующие, что различия между разными стадиями развития по чувствительности к эндрину могут достигать сотен раз. Отметим, что как правило, самыми чувствительными являются не самые ранние, а несколько более поздние стадии развития.
Таблица 9.18. Острая токсичность эндрина на разных стадиях развития некоторых рыб [452]
|
Вид |
Период развития |
ЛК50 (72 часа, мкг/л) |
| Сиг проходной | Эмбрион, 2 дня |
3,4 |
| (Coregonus lavaretus) | Личинка. 8 дней |
0,06 |
| Сиг пелядь (C.peled) | Эмбрион, 1 день |
766,2 |
| Эмбрион, 5 дней |
34,6 |
|
| Личинка, 11 дней |
0,6 |
|
| Лосось стальноголовый | Эмбрион, 1 день |
11,2 |
| (Salmo gairdnery) | Эмбрион, 2 дня |
7,8 |
| Личинка, 15 дней |
0,25 |
|
| Личинка, 29 дней |
0,06 |
|
| Карп (Cyprinus carpio) | Эмбрион, 1 день |
256 |
| Личинка, 10 дней |
31,3 |
|
| Молодь, 27 дней |
0,9 |
Токсическое воздействие гербицидов на рыб, например, усиливается вдвое при кратковременном повышении температуры воды на несколько градусов, т.е. в пределах суточного хода температуры в водоемах [452]. Этим, возможно, объясняются различные величины токсичности одного и того же пестицида, приводимые разными авторами. Похоже, что для точного сравнения теперь придется приводить данные и по температуре, при которой измерялась та или иная концентрация при сравнении групп особей внутри одного вида. На самом деле ситуация может быть еще более сложной, поскольку известно, что даже внутри вида разные популяции могут обладать своей собственной комфортной температурой (а разные виды – тем более).
В результате загрязнения пестицидами водоемов опасность рыб, употребляемых человеком в пищу, сохранится на многие годы. Ясно и то, что мы по-настоящему еще не оценили опасности пестицидного загрязнения водоемов для гидробионтов. Тут, как и во многих других случаях с пестицидами в окружающей среде, надо ждать неприятных открытий. Один из главных выводов, основанных на современных знаниях, – фоновые концентрации ряда пестицидов в окружающей среде вплотную приблизились к концентрациям, которые серьезно влияют на жизнеспособность ряда видов. Похоже, мы находимся на грани настоящей пестицидной катастрофы с гидробионтами.
9.3.4. Беспозвоночные животные наземных экосистем
Практически все ХОП токсичны для широкого круга беспозвоночных, особенно насекомых. Однако по чувствительности к пестицидам различные виды беспозвоночных серьезно отличаются друг от друга.
После появления ДДТ в агроэкосистеме в организме разных групп насекомых (прямокрылые, равнокрылые, жуки), независимо от типа питания, в течение первых 8 дней происходит 5-40-кратное увеличение содержания ДДТ. При этом плотоядные насекомые (например, божьи коровки) загрязняются интенсивнее растительноядных (фитофагов) цикад и кузнечиков. У хищных пауков содержание ДДТ в органах и тканях в 200-400 раз выше, чем у насекомых-фитофагов [76].
9.3.5. Обитатели почв
Почва - биокосное (по определению В.И.Вернадского) тело, в котором биологическая и косная системы составляют диалектическое единство и не могут заменить одна другую. Однако усиление химизации, ирригации и механизации сельского хозяйства породило опасную иллюзию, будто роль почвенной биоты в поддержании плодородия почв снижается. На самом же деле, подавляя численность почвенных организмов, человек необратимо понижает естественное плодородие почв.
В пойменных почвах Нечерноземья еще недавно можно было найти до 300 земляных червей на 1 м2. Они ежегодно пропускали через кишечник до 100 т/га почвы. Сейчас численность червей под влиянием химизации сократилась здесь в сотни раз [607].
При однократном воздействии последствия влияния гербицидов на состояние микрофлоры обычно преодолеваются и через определенное время система восстанавливается. Однако в результате длительного использования гербицидов восстановительная способность почв снижается необратимо. Так, результатом 3-9-летнего применения таких гербицидов, как симазин, атразин, монурон, микроскопические водоросли практически полностью «выбиваются» из микробиоценоза. Без них невозможным становится поддержание естественного плодородия почв - наступает экологическая катастрофа [106].
При интенсивном использовании инсектицидов для выращивания сахарного тростника в некоторых районах Индии и Индонезии отмечена настоящая стерилизация почвы - полное исчезновение живых ее обитателей.
Сокращение численности и изменение видового состава под влиянием пестицидов касаются ныне многих сотен видов почвенных организмов. Известны случаи, когда в результате длительного применения пестицидов и минеральных удобрений в почвах доминирующее положение занимали микроорганизмы, обладающие высокой токсичностью для культурных растений, – поля становились ядовитыми для сельскохозяйственных растений [608]. Так, в Молдавии в результате неумеренного применения гербицидов оказалось невозможным выращивать сельскохозяйственные культуры на площади 3 тыс. га [80].
Под воздействием пестицидов изменяется видовой состав почвенных экосистем – педосферы. Многие инсектициды (ХОП, ФОП, карбаматы) очень токсичны для почвенных беспозвоночных, особенно для хищников, сдерживающих размножение сапрофагов и фитофагов. Восстановление нарушенных севином комплексов почвенных беспозвоночных происходит не раньше, чем через 2-3 года [609]. В целом инсектициды особенно серьезно воздействуют на беспозвоночных почвы, в основном насекомых, и много меньше – на микроорганизмы [76].
Среди ХОП наиболее токсичные для почвенных беспозвоночных гептахлор и хлордан. Они резко понижают численность практически всех групп беспозвоночных, в том числе насекомых, дождевых червей и клещей [76].
Таким образом, резко снижая разнообразие видов в почвенной экосистеме, пестициды отрицательно влияют на все почвенные организмы, жизнедеятельность которых лежит в основе поддержания почвенного плодородия. Пестициды подавляют биологическую активность почв, особенно при длительном применении и накоплении их (или их остатков) в почвах.
* * *
Нет ни одной группы животных, не пострадавших от применения пестицидов. Хотя целевыми группами при применение пестицидов чаще являются беспозвоночные, пострадали от химизации сельского хозяйства не только они, но и все группы позвоночных животных и, на что пока обращается меньше внимания, микроорганизмы.
По-видимому, пестициды являются одними из основных факторов, угрожающих биоразнообразию планеты. В ближайшем будущем влияние пестицидов на животных не ослабеет, а только усилится - фоновые концентрации некоторых пестицидов вплотную подошли к концентрациям, серьезно влияющим на жизненные процессы.
| « Назад | Оглавление | Вперед » |