9.4.2. Воздействие на размножение
Воздействие пестицидов на репродуктивную систему живых организмов - одно из самых серьезных последствий их внесения в окружающую природную среду.
При рассмотрении проблемы влияния пестицидов на функции размножения живых организмов выделяют несколько эффектов: гонадотоксический (от греч. gone 0 порождающее и toxicon – яд; гонады – половые железы животных, у млекопитающих это семенники и яичники), эмбриотоксический (от греч. embrion – зародыш и toxicon – яд) и тератогенный (от греч. teratos – чудовище, урод и genes – рождающий).
Таблица 9.21. Примеры влияния пестицидов на процессы размножения позвоночных животных [66]
|
Группа |
Вид |
Пестицид |
Характер влияния |
|
Рыбы |
Язь, плотва, карп |
Ялан |
Разрушение половых клеток, нарушение процессов размножения |
|
Линь, окунь, сазан, лещ |
Пропанид, диурон |
Нарушение процессов размножения |
|
|
Земноводные |
Озерная лягушка |
Которан, бутифос |
Повышение уровня хромосомных аберраций в клетках костного мозга |
|
Птицы |
Фазан |
ДДТ, ГХЦГ |
Уродства, гибель птенцов |
|
Сорокопут-жулан |
2,4-Д |
Гибель птенцов |
|
|
Поганка обыкновенная |
ДДТ+ДДЭ |
Гибель птенцов |
|
|
Млекопитающие |
Заяц-толай |
ХОП |
Увеличение числа мертворожденных, резорбция эмбрионов, гибель взрослых |
|
Рыжая полевка |
2,4-Д |
Резорбция плодов, нарушение сперматогенеза |
|
|
Кролик |
2,4-Д |
Нарушение процессов размножения |
К открытию этих фактов наука пришла не сразу. Приведем в связи с этим несколько примеров, относящихся к пестицидам различных классов. В опытах на мышах такой ХОП, как кельтан (дикофол), вызывал уродства не в первом и втором, а только в третьем поколении [36]. Внесение в корм подопытных крыс ФОП тиофоса (из расчета всего 10 мг/кг) привело к резкому увеличению смертности (до 81%), однако лишь в третьем поколении. Уже из этих фактов ясно, что вывод о том, как влияет тот или иной пестицид на генеративную функцию человека, может быть дан лишь спустя 40-50 лет [613].
В табл.9.21 приведена лишь ничтожная часть многочисленных примеров воздействия несмертельных (сублетальных) доз пестицидов на процессы размножения.
Гонадотоксическое действие - один из серьезных побочных эффектов пестицидов. Имеется в виду способность посторонних химических веществ вызывать не только морфологические, но и функциональные нарушения половых желез (гонад) и генеративных клеток (подробнее см. раздел 9.4.2). В результате уменьшается или исчезает способность давать потомство, что может быть связано с многообразными причинами – нарушением сперматогенеза, гибелью большинства сперматозоидов, нарушениями эстрального (менструального) цикла, а также эмбриогенеза, гибелью большинства эмбрионов на разных стадиях развития [50]. Гонадотоксическое действие характерно для очень многих пестицидов (табл.9.22).
Ряд пестицидов оказывает на живые организмы эмбриотоксический эффект, т.е. патологически влияет на развивающийся плод. Так, в хронических опытах на животных установлено, что полихлорпинен, фозалон и хлорофос вызывают выраженное эмбриотоксическое действие на млекопитающих, приводя к мертворождению [336].
Помимо эмбриотоксического, многие пестициды могут оказывать и тератогенное действие, с которым связано рождение потомства с теми или иными уродствами. Само по себе тератогенное действие подтверждает возможность проникновения токсикантов через плаценту из материнского организм в организм эмбриона. Тератогенное действие, проявляющееся в возникновении ненаследственных пороков развития, обусловлено повреждающим действием пестицидов, начиная с обменных нарушений и кончая гибелью тканевых элементов, нарушающим формирование того или иного органа эмбриона. Особенно опасны вещества, воздействующие на плод избирательно в дозах, нетоксичных для материнского организма [50, 52].
Примеров такого рода известно уже довольно много, и они порой бывают неожиданными. Приведем лишь некоторые.
Из-за истончения скорлупы яиц у многих хищных птиц (в результате широкого применения инсектицида ДДТ в 1960 гг.) возникли проблемы с размножением ряда видов. Например, в колонии бурых пеликанов (Pelicanus occidentalis) недалеко от Лос-Анжелеса в сезон 1969 г. из 1125 гнезд вывелось лишь 4 оперившихся птенца. Массовое уничтожение яиц оказалось связанным с разбиванием яиц с тонкой скорлупой птицами, садящимися на гнезда. Концентрация ДДТ/ДДЭ в разбитых яйцах составила 1200 мг/кг, в неразбитых – около 900 мг/кг. Концентрация ДДТ/ДДЭ в основной пище пеликанов –анчоусах (Engraulis) достигала в 1969 г. 4,3 мг/кг. После того, как в 1974 г. количество ДДТ в анчоусах снизилась в 28 раз, а в яйцах пеликанов – в 9 раз, в каждом гнезде успешно развился один птенец [587].
Таблица 9.22. Отдаленные последствия действия некоторых пестицидов (данные на 1988 г. [66]; темным фоном выделены пестициды, запрещенные после многих лет применения)
|
Пестицид |
Вид биологической активности |
||||
| Наименование | Назначение |
1 |
2 |
3 |
4 |
| Цирам | Фунгицид |
+ |
++ |
+ |
+++ |
| Севин (карбарил) | Инсектицид |
+ |
++ |
++ |
++ |
| ТМТД (тирам) | Протравитель |
++ |
++ |
+ |
+ |
| Манеб (дитан М-22) | Фунгицид |
++ |
+ |
++ |
+ |
| Фербам | Фунгицид |
+ |
+ |
+ |
+ |
| Цинеб | Фунгицид |
+ |
+ |
+ |
++ |
| Метилмеркаптофос | Инсектицид |
+ |
+ |
+ |
|
| ДНОК | Гербицид |
+ |
+ |
+ |
|
| ГХЦГ | Инсектицид |
+ |
+ |
± |
|
| Гамма-ГХЦГ (линдан) | Инсектицид |
+ |
+ |
– |
+ |
| Ялан (молинат) | Гербицид |
++ |
++ |
||
| Дропп (тидиазурон) | Гербицид |
+ |
+ |
||
| Гранозан (НИУИФ-2) | Протравитель |
+ |
+ |
||
| Мильбекс | Инсектицид |
+ |
+ |
||
| ДДТ | Инсектицид |
++ |
+ |
+ |
|
| Атразин | Гербицид |
+ |
+ |
+ |
|
| Симазин | Гербицид |
+ |
+ |
+ |
|
| Хлорофос | Инсектицид |
+ |
+ |
+ |
|
| 2,4,5-Т | Гербицид |
± |
+ |
++ |
|
| 2,4-ДМ | Гербицид |
+ |
± |
||
| Феназон (пирамин) | Гербицид |
+ |
+ |
||
| Карбофос | Инсектицид |
+ |
+ |
||
| Поликарбацин | Фунгицид |
± |
± |
||
| 2,4-Д | Гербицид |
++ |
++ |
||
| Бутапон | Гербицид |
+ |
+ |
||
| Полихлорпинен | Инсектицид |
+ |
+ |
||
| Базудин (диазинон) | Инсектицид |
+ |
+ |
||
| Трихлорметафос | Инсектицид |
+ |
|||
| Алар (даминозид) | Регулятор |
+ |
|||
| Пропанид | Гербицид |
+ |
|||
| Которан | Гербицид |
+ |
|||
| Кепон (хлордекон) | Инсектицид |
+ |
|||
| ДБХП (немагон) | Нематоцид |
+ |
|||
| Хлорхолинхлорид | Гербициды |
+ |
|||
| Карбендазим | Фунгицид |
– |
+ |
||
| Прометрин | Гербицид |
+ |
|||
| Дикват (реглон) | Гербицид |
+ |
|||
| Лебайцид (фентион) | Инсектицид |
+ |
|||
| Бутифос | Дефолиант |
+ |
|||
| Тиофос (паратион) | Инсектицид |
+ |
|||
| Лептофос (фосвел) | Инсектицид |
+ |
|||
| Фталофос (фосмет) | Инсектицид |
+ |
|||
| Трефлан | Гербицид |
+ |
|||
| Бутокарбоксим | Инсектицид |
+ |
|||
| Диурон | Гербицид |
+ |
|||
| Полимарцин | Фунгицид |
+ |
|||
| Манкоцеб | Фунгицид |
– |
+ |
||
| Фталан (фолпет) | Фунгицид |
+ |
|||
| Металлилхлорид | Фумигант |
+ |
|||
| Метоксихлор | Инсектицид |
– |
+ |
||
| Эптам (ЭПТЦ) | Гербицид |
– |
± |
||
| Метилметирам | Фунгицид |
+ |
|||
| Паракват | Гербицид |
+ |
|||
| Гексахлорбутадиен | Фумигант |
+ |
|||
| Гептахлор | Инсектицид |
+ |
|||
| Метолахлор (дуал) | Гербицид |
+ |
|||
| Мирекс | Инсектицид |
+ |
|||
| Альдрин | Инсектицид |
+ |
|||
| Фосфамид | Инсектицид |
– |
+ |
||
| Хлордан (белт) | Инсектицид |
+ |
|||
| Карбин (барбан) | Гербицид |
+ |
|||
| Цектран | Инсектицид |
+ |
|||
| Диаллат | Гербицид |
+ |
|||
| Триаллат | Гербицид |
+ |
|||
| МГ-натрия | Гербицид |
+ |
|||
| Ротенон (деррис) | Инсектицид |
+ |
|||
| Нитрохлор | Гербицид |
+ |
|||
| ПХНБ (квинтоцен) | Фунгицид |
– |
– |
– |
+ |
| Фенурон | Гербицид |
+ |
|||
| Эндрин | Инсектицид |
± |
|||
Обозначения: 1 – гонадотоксичность, 2 – эмбриотоксичность, 3 – тератогенность,
4 – канцерогенность.
В начале 1970 гг. у орланов (Haliacetus albicilla), гнездящихся по финскому побережью Ботнического залива, скорлупа яиц была на 16-20% тоньше, чем до 1935 г., и из десяти отложенных яиц птенцы выводились лишь из двух. К концу 1970 гг. в связи с ограничением применения концентрация ДДТ в яйцах снизилась, толщина скорлупы увеличилась и успех гнездования возрос [1].
Причина явления находит объяснение на молекулярном уровне и в первом приближении сводится к изменениям в механизме появления у птиц карбоната кальция – источника карбонат-ионов. Поскольку ДДТ и его метаболит ДДЭ могут ингибировать активность фермента карбоангидразы, участвующего в регулировании появления карбонат-ионов, утончение яичной скорлупы – это явный признак их недостачи [5].
Однако, одним утончением скорлупы эта проблема не исчерпывается. Утончение скорлупы маскировало более глубокое влияние ДДТ и вообще пестицидов – их эмбриотоксический и тератогенный эффекты. После того как со снижением количества ДДТ в окружающей среде толщина яичной скорлупы стала восстанавливаться, а птенцы – выживать, были выявлены аномалии в их физическом развитии и в поведении. В частности, с 1993 г. начали обнаруживать врожденные уродства [614] у потомства в восстановившейся (с 1977 по 1993 г. число пар возросло с 26 до 134 [4]) популяции лысого орла (Haliaeetus leucocephalus), обитающей на североамериканских Великих Озерах. И этот эффект – следствие не тех больших концентраций ДДТ, которые приводили к утончению скорлупы, а много меньших концентраций.
В результате биохимических процессов происходит накопление пестицидов в половых клетках и репродуктивных органах млекопитающих, птиц, рыб.
Особенно часто это явление отмечается для ХОП. Пестициды этого класса в больших количествах (до 6,8 мг/кг) обнаружены, например, в гонадах зайцев, кроликов, фазанов, чирков-свистунков, белоглазого нырка, красноголового нырка. Они были найдены в эмбрионах этих животных, а также в яйцах черного дрозда, в эмбрионах и околоэмбрионной жидкости фазанов (до 73,0 мг/кг) [615].
ГЕКСАХЛОРАН В КАСПИЙСКОМ МОРЕ
«Выявлен тревожный факт, имеющий принципиальное значение для судьбы рыбного и, в частности, осетрового хозяйства Каспийского бассейна – стремительно нарастающее пестицидное загрязнение Каспийского моря и, в частности, основных нагульных пастбищ осетровых, расположенных в Северном Каспии. Во всех пробах воды Северного Каспия, отобранных в местах отлова осетровых, рыб выявлено высокое (0,0012-0,0019 мг/л) содержание гексахлорана. Его содержание в воде свидетельствует о значительном поступлении и высокой степени пестицидного загрязнения среды обитания осетровых рыб и их кормовых организмов.
В печени и гонадах всех подвергнутых анализу осетровых рыб (36 особей белуги, 99 особей русского осетра и 89 особей севрюги), отловленных в апреле и в июне 1979 г. в Северном Каспии, обнаружен гексахлоран в значительных количествах. Содержание гексахлорана в гонадах, состоящих из генеративной и жировой ткани, в период с апреля по июнь увеличивается в 4-7 раз (у севрюги с 0,23 ± 0,1 мг/кг до 1,38 ± 0,14 мг/кг, у русского осетра с 0,34 ± 0,05 мг/кг до 1,45 ± 0,16 кг/кг, у белуги с 0,22 ± 0,04 мг/кг до 1,63 ± 0,28 мг/кг). Это среднее содержание, однако у некоторых рыб содержание гексахлорана в печени достигает 3 и даже 6 мг/кг, т.е. огромных величин.
Все это указывает на интенсивное загрязнение Северного Каспия пестицидами и его увеличение в разгар сельскохозяйственных работ и применения пестицидов на полях».
Проф.В.И.Лукьяненко «О нарастающем пестицидном загрязнении Волго-Каспийского бассейна и угрозе осетровому хозяйству страны». 1987 г. [600].
Гонадотоксическое действие и нарушение сперматогенеза у быков отмечено для инсектицида трихлорметафоса, относящегося одновременно к двум классам – ФОП и ХОП [51].
Инсектицид класса карбаматов севин (карбарил), мигрируя по компонентам естественных биогеоценозов и проникая в живые организмы трофическими и другими путями, распределяется во многих органах и тканях животных – печени, мышцах, почке, селезенке, матке, семенниках. В особенно большом количестве севин концентрируется в репродуктивных органах млекопитающих (найден в 97% обследованных животных на обработанных территориях).
Севин (карбарил)
Севин становится причиной снижения интенсивности размножения диких млекопитающих, постоянно обитающих на загрязненных территориях [588]. В опытах на пяти поколениях белых крыс было выявлено действие севина на репродуктивную функцию. В дозе 2 мг/кг он не влиял на родительское и первое поколения, отрицательный эффект обнаруживался лишь в последующих [616] (при гигиеническом нормировании [166] это явление замечено не было). Выявлена зависимость между дозой севина и его влиянием на гонады [281]. В хроническом опыте пороговая доза гонадотоксического действия составила 1 мг/кг: при ежедневном введении севина в этой дозе у животных через 6 месяцев обнаруживались изменения эстрального цикла и уменьшение плодовитости.
НЕОЖИДАННАЯ БЕДА
«В связи с обнаружением в последние годы у ряда пестицидов различных химических групп свойств, способных оказывать гонадотоксическое действие (препараты группы 2,4-Д, 2,4,5-Т и карбаматы), а также обусловливающих канцерогенную активность (препараты ДДТ, ГХЦГ, хлорофос, монурон, диурон и которан), возникает необходимость в глубоком изучении и тщательной проверке всех пестицидных препаратов в целях выявления и изъятия тех из них, которые способны вызывать опасные отдаленные последствия».
Из выступления академика АМН СССР Л.И.Медведя «Задачи гигиенического отбора пестицидных препаратов и пути его совершенствования». 1973 г. [444].
Остатки гербицидов сатурна (бентиокарба) и пропанида, а также ХОП обнаружены в рыбах с различными типами питания (в хищных щуке и окуне, в лине, питающемся моллюсками и мелкими беспозвоночными, в красноперке, питающейся водорослями). Причем присутствие сатурна было отмечено в гонадах рыб даже через год после его применения [617]. В ряде загрязненных пестицидами водоемов в Средней Азии у некоторых растительноядных рыб только 1% икринок развивался нормально [1].
Ялан (молинат)
Даже не очень значительные масштабы применения гербицида ялана (молината) в рисоводстве могут представлять опасность для водного населения, поскольку при хроническом действии малых концентраций этот тиокарбамат особо опасен для системы воспроизводства водных животных. В частности, даже очень низкие концентрации 0,003-0,02 мг/л, реально создающиеся в водоемах различного типа после обработок рисовых полей, сокращают плодовитость дафний и нарушают нормальный ход их эмбрионального развития. Ялан оказывал влияние на воспроизводительную систему рыб, уничтожая половые клетки на разных стадиях развития [565].
Дитиокарбаматный протравитель семян ТМТД (тирам) и инсектицид ГХЦГ нарушают сперматогенез у мышей и крыс [66].
На сперматогенез крыс влияют также производные сим-триазина (прометрин, семерон, ипазин). Например, симазин в дозе 62,8 мг/кг снижает относительное количество нормальных сперматогоний у млекопитающих и увеличивает число семенных канальцев с нарушенным зародышевым эпителием [52].
Цирам (метазан) – фунгицид ряда дитиокарбаматов – действует не только по прямому назначению, т.е. на грибки. При ингаляционном воздействии 0,5 мг/кг в течение четырех месяцев он вызывает изменение подвижности сперматозоидов у крыс, а также удлинение сроков их беременности. При внутрижелудочном введении в течение двух месяцев происходит нарушение эстрального цикла и развивается стерильность [51]. Кроме того, цирам при введении крысам 50 мг/кг в течение нескольких месяцев до оплодотворения и во время беременности вызывает высокую резорбцию эмбрионов [51]. Помимо цирама, на функцию гонад млекопитающих влияют и другие фунгициды ряда дитиокарбаматов (цинеб, манеб, ТМТД) [186].
Под влиянием гранозана и других РОП, широко применяемых для протравливания семян и в качестве фунгицидов, наблюдалось значительное снижение плодовитости млекопитающих. Получены данные о выраженной гонадотоксичности гранозана [281]. При хронической интоксикации (доза – 0,2 мг/кг) возникали структурные изменения в яичниках и семенниках животных – нарушения созревания фолликулов и гибель яйцеклеток, гибель сперматогенного эпителия и другие нарушения сперматогенеза [281]. Порог гонадотоксического действия гранозана оказался в 5-10 раз ниже общетоксического [17]. Обнаружены гонадотоксические свойства меркурана и меркургексана при их ингаляционном поступлении в организм белых крыс в хронических опытах (в ничтожных концентрациях 0,03-0,04 мг/м3) [618]. У подопытных животных при этом возникали изменения генеративной функции, потомство отставало в физическом развитии.
Гонадотоксическое действие обнаружено и для других пестицидов, в том числе:
- регулятора роста растений алара [66],
- ретарданта хлорхолинхлорида [66],
- инсектицида и гербицида ДНОК [51],
- гербицида которана [66],
- смесевого контактного акарицида мильбекса [66],
- дитиокарбаматного фунгицида фербама [51],
- дефолианта дроппа [66] и т.д.
Хотя гонадотоксическое действие пока найдено далеко не у всех пестицидов, судя по их влиянию на размножение разных групп животных (табл.9.22), для сотен не изученных в этом отношении пестицидов все впереди.
Важным и очень опасным свойством является способность многих пестицидов проникать через плацентарный барьер. Это явление уже доказано для таких широко употребительных инсектицидов из ряда ХОП, как ДДТ и его метаболиты [179], ГХЦГ [149]. Протравитель семян из ряда РОП гранозан также обладает этой способностью [303]. Через плацентарный барьер легко проходят фунгициды каптан и фталан [52]. Дикват (реглон), проникая через плацентарный барьер, вызывает эмбриотоксическое действие (мертворождаемость и снижение численности потомства) [336]. Проникает в эмбрионы млекопитающих и инсектицид севин [588]. На лабораторных животных показано, что фталофос (инсектицид из ряда ФОП) и его метаболиты также легко преодолевают плацентарный барьер [271]. Уродливые крысята рождались у самок, которым фталофос вводился в количестве 0,3 мг/кг.
Обобщая уже имеющиеся данные, можно уверенно сказать, что не существует пестицидов, не оказывающих негативного влияния на размножение каких-то животных.
| « Назад | Оглавление | Вперед » |