Радиоэкологические исследования озерной лягушки (Pelophylax ridibundus) в водоемах Среднего Урала

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Интерес к озерным лягушкам (Pelophylax ridibundus Pall., 1771) как объекту научных исследований в значительной степени вызван их использованием для производства пищевой продукции в ряде стран мира (Китай, Вьетнам, Франция, Бельгия, Корея, Италия, Испания, Голландия и др.), где этих амфибий активно культивируют в искусственных и природных водоемах. Мировой вылов животных достигает сотни тысяч тонн в год (Omoniy et al., 2012; Желанкин, 2020). Обеспечение радиационной чистоты продукции из природных водоемов — важные условие использования амфибий для пищевых целей. Кроме того, важность их исследования объясняется тем, что лягушки служат комплексными индикаторами экологического состояния окружающей среды, поскольку большинство их видов обитает и в водной, и в наземной среде. Кожа лягушек обладает высокой чувствительностью из-за ее проницаемости для воды, газов, а также радиоактивных и химических загрязнителей, присутствующих в среде обитания.

Проблема накопления радионуклидов озерной лягушкой в Уральском регионе представляет особый интерес в связи с широким использованием радионуклидов и ионизирующих излучений в различных областях производственной деятельности человека, вследствие чего возможно неконтролируемое поступление их в окружающую среду, в том числе в природные водоемы. На территории Уральского региона расположены крупнейшие в стране энергетические объекты (ПО “Маяк”, Белоярская атомная электростанция), произошла тяжелейшая радиационная катастрофа, оставившая после себя Восточно-Уральский радиоактивный след, проводились массовые подземные технологические взрывы, испытания ядерного оружия, сосредоточено производство и хранение ядерных боеприпасов, перерабатывается ядерное горючее, ведется добыча и первичная переработка урана и тория. Кроме того, регион испытывает загрязнение от природных радиоактивных источников. На фоне радиоактивного загрязнения окружающей среды в Уральском регионе регистрируют сильное загрязнение тяжелыми металлами. В связи с этим, в ряде промышленных центров и более удаленных территорий происходит загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв, растет заболеваемость населения (Первушкина, 1998; Уткин и др., 2004; Калинкин и др., 2020).

Для решения радиоэкологических проблем, возникших с развитием атомной промышленности на Урале, в ряде крупных городов (Екатеринбург, Челябинск, Озерск и др.) созданы научные центры для систематического наблюдения за состоянием окружающей среды в регионе и проведения фундаментальных научных исследований по данной проблеме. Результатом этих исследований служат монографии (Отдаленные…, 2000; Мокров, 2002, 2003; Уткин и др., 2004; Смагин, 2013; Киселев и др., 2016 и др.) и большое количество статей, опубликованных в научных журналах. Объектами исследований в работах служили различные природные среды (вода, воздух, почвы, грунты), представители растительного и животного мира (наземные и водные растения, лишайники, мышевидные грызуны, рыбы, планктон, скот и пр.), а также человек. В то же время радиоэкологические исследования озерной лягушки в Уральском регионе единичны и ограничиваются нашими работами (Берзин и др., 2020; Чеботина и др., 2021).

Озерная лягушка, один из широко распространенных чужеродных видов амфибий, случайно попала в водоемы Уральского региона и расселилась на значительной его территории. Считается, что на Урале озерная лягушка появилась в 70-е годы прошлого столетия (Топоркова и др., 1979; Вершинин, 2007а. Экологические особенности этого вида изучены и описаны в работах (Иванова, 1995; Вершинин, Иванова, 2006; Иванова, Жигальский, 2011). Благодаря высокой экологической пластичности, озерная лягушка широко распространена в водных экосистемах различных географических зон мира. Излюбленным местом ее обитания служат зоны подогрева водоемов–охладителей тепловых и атомных электростанций, где создаются благоприятные условия для жизни и размножения в течение всего года. Однако в условиях умеренных широт она благополучно живет и размножается при более низких температурах.

Цель работы — дать сравнительную оценку накопления радионуклидов ⁹⁰Sr, ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs озерной лягушкой P. ridibundus, обитающей в водных объектах Среднего Урала.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работу проводили в конце июля 2014–2019 гг. Материалом служили озерные лягушки, вода, водные растения, грунт в водных объектах Среднего Урала в пределах Свердловской обл. В их числе — водоем-охладитель Белоярской АЭС (БАЭС) (Белоярское водохранилище), водоемы-охладители Рефтинской и Верхнетагильской ГРЭС (Рефтинское и Верхнетагильское водохранилища), Верх-Нейвинское водохранилище, р. Тагил и другие более мелкие водные экосистемы (рис. 1). Ниже приведена краткая характеристика крупных водоемов.

 

Рис. 1. Карта района исследований. 1 – Белоярское водохранилище, промливневый канал (ПЛК) БАЭС; 2 – зона сброса подогретой воды из систем охлаждения атомной электростанции в Белоярское водохранилище; 3 – водоем в лесу за четвертым энергоблоком БАЭС; 4 – Рефтинское водохранилище, прибрежная часть водоема напротив Рефтинской ГРЭС; 5 – Рефтинское водохранилище, теплый канал; 6 – Рефтинское водохранилище, канал напротив гидроузла; 7 – Верхнетагильское водохранилище в районе ГРЭС; 8 – р. Тагил за плотиной Верхнетагильского водохранилища; 9 – изолированный водоем ниже плотины недалеко от точки 8; 10 – Верх-Нейвинское водохранилище в районе железнодорожного вокзала; 11 – небольшой водоем между сбросными каналами Уральского электрохимического комбината.

 

Белоярское водохранилище — водоем-охладитель Белоярской АЭС (БАЭС) — образовано в 1959–1963 гг. путем зарегулирования русла р. Пышма в 75 км от ее истока. Протяженность водоема ~20 км, ширина на уровне АЭС ~3 км. Глубина по фарватеру р. Пышма 15–20 м, средняя глубина 8–9 м. Площадь зеркала водоема ~47 км². Белоярская атомная электростанция расположена на левом берегу водохранилища в 7 км от плотины. Пущена в эксплуатацию в 1964 г., первый и второй энергоблоки станции к настоящему времени уже выведены из эксплуатации. Сейчас на БАЭС находятся в эксплуатации два энергобока — третий (работает с 1980 г.) и четвертый (пущен в 2014 г.). За время работы первых трех энергоблоков основной путь поступления радионуклидов в Белоярское водохранилище — промливневый канал (ПЛК), куда сбрасывают дебалансные воды станции (воды, прошедшие спецводоочистку, воды спецпрачечных, душевых, талые и ливневые воды с территории станции). Кроме того, в канал поступают воды с соседнего предприятия Института реакторных материалов (ИРМ), где работает экспериментальный реактор. Из растений в канале преобладают рдест гребенчатый и кладофора, реже встречаются ряска, рдест курчавый и элодея. Планктон представлен 30 видами фито- и 10 видами зоопланктона. В канале много мальков рыб, кроме того, встречаются карась, лещ, чебак, окунь, отмечено обилие озерных лягушек, особенно в период размножения.

Рефтинское водохранилище — водоем-охладитель Рефтинской ГРЭС, крупнейшей тепловой электростанции России, расположенной в 100 км северо-восточнее г. Екатеринбург. Площадь водоема 25.3 км², максимальная и средняя длины 14 и 4 км, максимальная и средняя глубины 22 и 5 м соответственно. Рефтинское водохранилище создано в 1968 г. на р. Рефт, левого притока р. Пышма. Водохранилище используют для технического водоснабжения Рефтинской ГРЭС. Температура воды в период наибольшего прогрева превышает естественную на 4.3–4.8°С, а перепад температур в различных частях водоема из-за сброса подогретой воды может достигать 10°С. Особенности экологии озерной лягушки, интродуцированной в Рефтинское водохранилище, описаны в работах (Большаков, Иванова, 2013; Иванова, 2017).

Верхнетагильское водохранилище образовано в 1960 г. в районе слияния рек Тагил и Вогулка. Площадь зеркала водоема 3.5 км², средняя глубина 3.8 м, максимальная глубина 5 м. Водохранилище служит в качестве водоема-охладителя Верхнетагильской ГРЭС. Подогретую воду используют для обеспечения горячей водой населения и предприятий г. Верхний Тагил. По характеру теплового баланса Верхнетагильское водохранилище относится к категории водоемов с сильным перегревом, поскольку температура воды в нем постоянно превышает температуру воды в естественных водоемах на ≥6°С. Озерная лягушка была завезена в водохранилище из Краснодарского края в 80-х годах прошлого столетия при зарыблении водоема белым амуром (Топоркова и др., 1979; Вершинин, 2007а).

Верх-Нейвинское водохранилище − искусственно созданный в 1762 г. пруд в верховьях р. Нейва. Водохранилище расположено в юго-западной части Уральского электрохимического комбината Свердловской обл. Его площадь 13 км², средняя и максимальная глубины — 3 и 9 м соответственно. Пруд питается стоком мелких рек длиной ≤10 км. На северо-западном берегу водоема находятся объекты транспортного и промышленного назначения: железнодорожная станция Верх-Нейвинск, подъездные пути и промплощадка Верх-Нейвинского завода (ныне – филиал “Производство сплавов цветных металлов” АО “Уралэлектромедь”), а также насосная станция. По юго-восточной границе Верх-Нейвинского завода расположена плотина пруда, здесь из него вытекает р. Нейва. Восточный берег водоема занят лесами, за которыми простирается цепь гор Верх-Исетского горного массива. В водоеме много заболоченных мест. Преобладающие виды рыб — щука, плотва, окунь, лещ, налим, карась.

В процессе выполнения работы лягушек ловили при помощи водного сачка, после чего усыпляли с помощью эфира. Растения и рыбу отбирали в трех повторностях, каждая из которых была 2–3 кг. Грунт отбирали пробоотборником на глубину 0–5 см. Пробы воды по 70 л в каждой точке наблюдений подкисляли соляной кислотой. После отбора все пробы транспортировали в лабораторию. Лягушек взвешивали, определяли длину, массу тела, пол и принадлежность к морфе striata. Все пробы после высушивания и озоления при температуре 500°С анализировали на содержание в них радионуклидов. Концентрацию ⁹⁰Sr в пробах золы определяли радиохимическим методом (Трапезников и др., 2008). Радиометрию полученных осадков проводили на малофоновой установке УМФ-2000 (Россия) в трех повторностях при статистической ошибке счета 10–15%. Концентрацию ^{134, 137}Cs определяли с помощью многоканальных γ-анализаторов фирмы “Canberra-Packard” и “ORTEC” (США) при ошибке измерений ≤10–20%. При проведении радиометрии на ⁹⁰Sr каждую лягушку анализировали отдельно, на ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs — две-три пробы объединяли по половому признаку для повышения точности определений.

В процессе статистической обработки данных коэффициенты корреляции Пирсона и коэффициенты вариации рассчитывали с помощью пакета прикладных программ “Statistica v. 6.0”, StatSoft, 2001, США, лицензия № AXXR003A622407FAN8. Различия считали значимыми на уровне p <0.05. Среднюю квадратическую ошибку вычисляли с использованием таблиц Л.Б. Стрелкова (1966).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Получены морфометрические показатели и коэффициенты вариации для озерных лягушек из различных мест обитания (табл. 1). В большинстве точек наблюдений озерные лягушки характеризовались близкими показателями длины (70–86 мм) и массы тела (53–62 г), за исключением животных из двух небольших почти изолированных водоемов (точки 3 и 9), где их масса тела была заметно больше (94–102 г). Возможно, это связано с благоприятными условиями жизни лягушек в указанных водоемах (отсутствием быстрого течения воды и штормовых волн, хорошим прогревом воды при небольшой глубине водоема, обильной пищевой базой и пр.).

 

Таблица 1. Характеристика озерной лягушки в точках отбора проб

Точки	Координаты		n		Длина тела, мм		Сырая масса тела, г
	с.ш.	в.д.	♀	♂
1	56°51'10''	61°18'16''	11	32	79.4 ± 1.3 57.1–93.5*	(11)	56.6 ± 2.7 21.5−105.5	(34)
2	56°49'53''	61°19'03''	11	39	75.2 ± 1.2 48.2–86.4	(11)	50.9 ± 1.7 19.1–80.8	(24)
3	56°53'11''	61°16'33''	3	18	95.5 ± 1.9 86.0–118.1	(13)	102.2 ± 6.8 190.1–75.6	(33)
4	57°10'13''	61°72'71''	9	33	70.6 ± 4.8 57.4−90.0	(14)	55.1 ± 5.0 15.0−96.6	(31)
5	57°06'18''	61°42'21''	34	20	86.2 ± 1.6 60.1–115.2	(15)	62.4 ± 3.1 26.0–130.2	(43)
6	57°06'25''	61°45'49''	18	13	73.3 ± 2.0 55.2–100.1	(15)	39.2 ± 3.4 14.4–92.6	(53)
7	57°21'21''	59°58'03''	21	15	77.3 ± 1.4 56.0−92.1	(12)	53.7 ± 2.4 19.1–79.9	(29)
8	57°22'43''	59°57'46''	12	21	85.6 ± 3.2 63.5–140.1	(14)	58.7 ± 3.2 31.2 ± 108.0	(31)
9	57°23'06''	59°57'41''	2	12	72.8 ± 8.3 10.1−110.8	(39)	94.4 ± 8.3 12.0−113.1	(31)
10	57°15'27''	60°07'04''	12	23	86.3 ± 2.2 60.1–115.0	(11)	66.6 ± 3.8 23.9–118.9	(25)
11	57°18'58''	60°05'01''	4	46	81.3 ± 1.1 67.2−102.1	(11)	53.6 ± 2.8 30.6−121.3	(33)

Примечание. Над чертой — среднее и его ошибка, под чертой — размах колебаний признака, в скобках — коэффициент вариации, %, * − разброс данных; n — количество особей, экз.

 

Выявлены индивидуальные и средние значения концентраций радионуклидов в лягушках, отобранных на исследуемых территориях Среднего Урала (рис. 2). Средние уровни концентраций ⁹⁰Sr в лягушках различных местообитаний близки между собой (5.6–11.5 Бк/кг сухой массы), тогда как индивидуальные показатели в некоторых водоемах характеризуются заметной вариабельностью. К последним относятся, в основном, крупные водоемы − прибрежная часть Рефтинского водохранилища около ГРЭС (точка 4), побережье Верхнетагильского водохранилища вблизи ТЭЦ (точка 7), береговая часть Верх-Нейвинского водохранилища в районе железнодорожного вокзала (точка 10), примыкающий к Белоярской АЭС район Белоярского водохранилища (точки 1 и 2). Коэффициенты вариации концентраций ⁹⁰Sr в лягушках для указанных точек наблюдений находятся в пределах 60−75%. Содержание радионуклида в лягушках, обитающих в мелких водоемах и каналах, как правило, более однородно, а коэффициенты вариации характеризуются более низкими значениями (24−32%).

 

Рис. 2. Индивидуальные и средние концентрации 90Sr (а) и 137Cs (б) у лягушек, отобранных на исследуемых территориях Среднего Урала.

 

Аналогичную ситуацию наблюдали для ¹³⁷Cs. Средние значения концентраций радионуклида в лягушках различных мест наблюдений варьировали от 4.3 до 21.1 Бк/кг. Высокая вариабельность показателей отмечена для точек 3 (водоем в лесу за четвертым энергоблоком БАЭС), 4 (прибрежная часть Рефтинского водохранилища напротив ГРЭС), 8 (р. Тагил за плотиной Верхнетагильского водохранилища) и 11 (водоем между сбросными каналами Уральского электрохимического комбината). Коэффициенты вариации ¹³⁷Cs в этих точках наблюдений имели наиболее высокие показатели (51–62%).

На фоне общей картины, характеризующей средние уровни концентраций радионуклидов в лягушках исследованной территории, у отдельных особей амфибий отмечены повышенные концентрации ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs. В частности, одна лягушка в точке 1 содержала 45 000 Бк/кг ¹³⁷Cs, в другой лягушке из точки 8 обнаружено 52 904 Бк/кг радиоцезия. У этих двух особей отмечено повышенное содержание ¹³⁴Cs (441 и 320 Бк/кг соответственно). Повышенная концентрация ¹³⁷Cs (6914 Бк/кг) выявлена также у особи из Верх-Нейвинского водохранилища (точка 10), у трех особей из Рефтинского водохранилища напротив ГРЭС (101, 229 и 912 Бк/кг) (точка 4) и у особи с аномальным внешним видом и массой тела 11 г, отловленной в районе базы отдыха “Кедровая роща” на правом берегу Белоярского водохранилища (155 Бк/кг).

На большом статистическом материале установлено достоверное снижение концентрации ⁹⁰Sr в лягушках с увеличением сырой массы тела (p <0.0002) (рис. 3). Для ¹³⁷Cs такую связь установить не представилось возможным, поскольку в процессе радиометрии часть проб лягушек объединяли для увеличения точности определений.

 

Рис. 3. Зависимость концентрации 90Sr от сырой массы лягушек.

 

Анализ полученных данных по концентрациям ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в лягушках разного пола на обследованной территории Среднего Урала не выявил достоверной разницы (p >0.05) в накоплении радионуклидов между самцами и самками (6.7 ± 0.8 и 8.5 ± 0.6 для ⁹⁰Sr и 12.7 ± 1.2 Бк/кг и 15.1 ± ± 1.0 Бк/кг для ¹³⁷Cs соответственно).

В связи с частой встречаемостью на Урале полосатых особей лягушек (striata) в некоторых точках наблюдений (точки 5–8) получены данные о накоплении ⁹⁰Sr в животных, различающихся по этому признаку. В выборке, представленной 54 особями, не выявлены достоверные различия между полосатыми (5.6 ± 0.5 Бк/кг) и бесполосыми (5.4 ± 0.4 Бк/кг) особями (p >0.05).

Сравнительный анализ концентраций ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в компонентах водных экосистем обследованной территории на Среднем Урале (табл. 2) свидетельствует о вариации этих показателей в различных точках наблюдений. В некоторых местах отмечены повышенные уровни содержания того или иного радионуклида в том или ином компоненте водного биоценоза. В частности, повышенные концентрации обоих радионуклидов в воде отмечены в промливневом канале БАЭС (точка 1), а также ¹³⁷Cs в Верхнетагильском водохранилище в районе ГРЭС (точка 7). В этих же точках зарегистрированы повышенные концентрации ¹³⁷Cs в грунте и растениях. В двух точках наблюдений (точки 1 и 5) содержание исследуемых радионуклидов в лягушках в среднем превышало таковое в рыбах.

 

Таблица 2. Средние концентрации ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в компонентах водных экосистем из различных точек наблюдений

Объект исследования

Радионуклид

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Вода

90Sr 137Cs

20 ± 3 33 ± 1.2

12 ± 2 22 ± 6

3.3 ± 0.2 13 ± 6

12 ± 1 17 ± 7

4.1 ± 0.1 7.8 ± 1.2

4.3 ± 0.2 3.4 ± 1.1

16.5 ± 1.3 36 ± 7

3.6 ± 0.2 3.1 ± 1.2

4.5 ± 0.5 2.9 ± 1.8

10 ± 2 20 ± 10

6.9 ± 1.0 5 ± 2.2

Грунт

90Sr 137Cs

6.4 ± 1.5 81 ± 9

2.8 ± 1.3 120.4 ± 8

11.4 ± 2.0 46.2 ± 3

8.3 ± 1.0 8.3 ± 1.9

22.9 ± 3.3 25.4 ± 7.5

– –

13.1 ± 1.6 34.6 ± 10.8

26.0 ± 2.6 10.7 ± 0.9

9.8 ± 0.1 10.8 ± 1.2

9.1 ± 1.9 26 ± 4.9

21.2 ± 1.7 10.8 ± 0.8

Лягушка

90Sr 137Cs

9.7 ± 0.9 18.1 ± 1.7

10.1 ± 2.1 4.3 ± 0.6

6.6 ± 0.4 22.3 ± 2.6

11.1 ± 1.2 20.3 ± 3

5.8 ± 0.3 6.3 ± 0.5

5.6 ± 0.7 10.4 ± 1.5

6.5 ± 0.8 11.8 ± 1.0

5.2 ± 0.7 11.7 ± 2.1

5.7 ± 0.9 11.6 ± 2.2

11.5 ± 1.6 10.1 ± 2.8

6.6 ± 0.5 19 ± 2.6

Кладофора

90Sr 137Cs

21.6 ± 2.2 1156 ± 150

14.2 ± 2.4 20.4 ± 1.4

7.3 ± 1.1 6.9 ± 1.9

7.9 ± 0.9 17.5 ± 5.1

4.5 ± 0.9 5.2 ± 2.9

– –

9.9 ± 2.2 44.8 ± 13.4

4.4 ± 0.3 11.2 ± 1.4

– –

нпо 19.4 ± 4.6

3.9 ± 0.9 15.5 ± 5

Роголистник

90Sr 137Cs

– –

14.1 ± 1.8 22.3 ± 1.3

– –

– –

– –

– –

4.1 ± 0.4 103.6 ± 30.6

– –

– –

нпо 3.4 ± 0.9

– –

Карп садковый

90Sr 137Cs

– –

– –

– –

– –

3.9 ± 0.3 2.9 ± 0.9

– –

– –

– –

– –

– –

– –

Окунь Карась Лещ

90Sr 137Cs 90Sr 137Cs 90Sr 137Cs

– – 1.5 ± 0.1 17.3 ± 0.6 1.7 ± 0.6 8.8 ± 1.8

– – – – – –

– – – – – –

– – – – – –

3.7 ± 0.1 2.1 ± 0.7 – – – –

– – – – – –

– – – – – –

– – – – – –

– – – – – –

– – – – – –

– – – – – –

Примечание. Единицы измерения показателей: вода — Бк/м³, остальные компоненты — Бк/кг сухой массы; нпо — ниже предела обнаружений,

“–” – данные отсутствуют. 1–11 —точки наблюдений.

 

Получены коэффициенты перехода ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в организм лягушек из воды и грунта в зависимости от содержания радионуклида в среде обитания (рис. 4). Для оценки коэффициентов перехода радионуклида из воды (Бк/л) или грунта (Бк/кг) в организм лягушки использовали отношение средней концентрации того или иного радионуклида в сухой массе амфибии в каждой точке наблюдений к его концентрации в воде или грунте. Из рис. 4 видно, что исследованные радионуклиды поступают из воды в организм амфибий.

 

Рис. 4. Коэффициенты перехода 90Sr и 137Cs в организм лягушек в зависимости от концентрации радионуклида в среде обитания из воды (а, в) и грунта (б, г) соответственно.

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В плане обсуждения роли озерной лягушки как объекта радиоэкологических исследований следует подчеркнуть малое количество данных по вопросу о накоплении ими радионуклидов. Имеющиеся в литературе работы относятся преимущественно к сильно загрязненным территориям в послеаварийный период на Фукусимской и Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) и р. Саванна в Южной Каролине (Dapson, Kaplan, 1975; Jagoe et al., 2002; Matsushima et al., 2015; Beresford et al., 2020; Burraco et al., 2021). Приведенные в этих работах результаты свидетельствуют, что при высоких уровнях радиоактивного загрязнения природной среды, в частности, при авариях на атомных предприятиях, лягушки способны накапливать радионуклиды в высоких концентрациях, достигающих уровня радиоактивных отходов (Методические…, 1998). В работе (Stark et al., 2004) показано, что в заболоченных экосистемах центрально-восточной части Швеции через 17 лет после Чернобыльской аварии средняя концентрация ¹³⁷Cs в остромордой лягушке достигала 1.7 ± 1.1 кБк/кг сырой массы, при этом наиболее высокие значения отмечены для самых мелких особей амфибий (3.5 кБк/кг сырой массы). На примере района Чернобыльской АЭС установлено, что при длительном пребывании амфибий в водоемах этой зоны накопление ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в костях скелета может привести к развитию процессов фиброзной остеодистрофии (Родионова и др., 1994). Загрязнение природной среды тяжелыми металлами создает дополнительные отрицательные нагрузки на организм животных, вызывая мутации и повреждения хромосом. В частности, в работе (Акынбек кызы, 2010) при исследовании кариотипа грызунов и амфибий, обитающих вблизи Майлыcуйского радиоактивного хвостохранилища с высоким содержанием тяжелых металлов, обнаружены структурные изменения хромосом, выражающиеся в разрыве плеч хромосом и появлении дицентрических фигур. В работе (Пястолова и др., 1996) в лягушках, обитающих на радиоактивно загрязненных территориях в зоне ПО “Маяк”, по сравнению с контрольным регионом выявлены физиологические и генетические различия в популяции лягушек. По данным (Вершинин, 2007б), установлены изменения в печени, крови, половых органах и продолжительности жизни лягушек на территории Уральского радиоактивного следа по сравнению с контролем. Обзор результатов исследования генетических и цитогенетических показателей у лягушек импактных территорий (Республика Коми) при воздействии опасных загрязнителей приведен в работе (Юшкова и др., 2018).

В настоящей работе представлены результаты исследования накопления радионуклидов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs озерной лягушкой, обитающей в районах расположения крупных водоемов Среднего Урала (Белоярское, Рефтинское, Верхнетагильское и Верх-Нейвинское водохранилища). Исследованная территория не подвергалась крупным радиационным воздействиям и аварийным загрязнениям, хотя такие районы на Урале имеются (Уткин и др., 2004). Установлено, что для основной массы животных средние уровни концентраций ⁹⁰Sr в разных местообитаниях близки между собой (5.6−11.5 Бк/кг), а в случае ¹³⁷Cs они варьируют в более широком диапазоне концентраций (4.3−21.1 Бк/кг). В то же время, полученные результаты свидетельствуют о заметной вариабельности ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в большинстве точек наблюдения. Для всей совокупности данных вариабельность накопления можно объяснить разнообразием гидрохимических условий, особенностями пищевой базы животных и прочими экологическими факторами в разных местонахождениях. В отдельных случаях высокое накопление ¹³⁷Cs и появление в организме лягушек ¹³⁴Cs может быть следствием тесного контакта животного с радиоактивной средой, например на БАЭС (путешествие в радиоактивную зону, попадание горячей частицы и пр.). Поскольку анализ возможных путей поступления радионуклидов в организм лягушек (неконтролируемые сбросы, наличие на территории пунктов временного хранения радиоактивных материалов и радиоактивных отходов и пр.) не входил в задачу исследования, объяснить повышенное накопление ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs в отдельных особях озерной лягушки не представляется возможным. Следует учесть, что лягушки могут мигрировать на большие расстояния − до 15 км (Tunner, 1992), и поэтому они могут быть переносчиками поглощенных радионуклидов с других территорий.

В данном исследовании на большом статистическом материале показано, что концентрация ⁹⁰Sr достоверно снижается с увеличением массы тела лягушек. Последнее можно объяснить тем, что параметры массы и возраста животных обратно пропорционально связаны друг с другом. Поэтому, согласно многочисленным работам, с увеличением возраста величина отложения остеотропного ⁹⁰Sr в скелете животных уменьшается (Шведов, Аклеев, 2001; Калистратова и др., 2016 и др.).

Полученные данные подтвердили более ранние результаты исследований об отсутствии различий в накоплении радионуклидов самцами и самками амфибий (Берзин и др., 2020).

В работе оценены сравнительные коэффициенты перехода радионуклидов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в организм лягушек из воды и грунта, свидетельствующие о большем переходе радионуклидов с водой. Очевидно, это связано с высокой проницаемостью кожи лягушек для воды, с которой радионуклиды поступают в организм преимущественно путем диффузии, однако не исключено их попадание вместе с пищей. Аналогичные данные о больших коэффициентах перехода ¹³⁷Cs в тело лягушек Rana alvaris из воды относительно грунта (bioconcentration factor) представлены в работе (Stark et al., 2004). Полученные нами фактические данные о снижении коэффициентов перехода ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в организм лягушек с увеличением их концентрации в среде обитания согласуются с данными других авторов на других природных объектах (Beresford, Wright, 2005; Sobakin et al., 2014; Mikhailovskaya et al., 2022), однако в настоящее время объяснение этой зависимости отсутствует.

Представленные в работе данные по накоплению радионуклидов в лягушках водоемов Среднего Урала можно использовать в качестве реперных показателей при аналогичных исследованиях на других территориях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в работе данные по накоплению ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs озерной лягушкой свидетельствуют о вариабельности их концентраций в различных точках наблюдений, что можно объяснить разнообразием гидрохимических условий, особенностями пищевой базы животных и прочими экологическими факторами. На большом статистическом материале показано достоверное снижение концентрации ⁹⁰Sr в лягушках с увеличением массы их тела. Оценены коэффициенты перехода ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в организм лягушек из воды и грунта, свидетельствующие о большем поступлении радионуклидов с водой.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках государственных заданий Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН № 122021000077-6 и № 122021000082-0. Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было.

Об авторах

М. Я. Чеботина

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

В. П. Гусева

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Д. Л. Берзин

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

Дополнительные файлы