07.04.2015

Птицы кагу научились выживать на почвах, загрязненных тяжелыми металлами

Концентрацию тяжелых металлов в живых организмах нередко используют в качестве показателя уровня антропогенного загрязнения окружающей среды. В местах обитания кагу — небольшой нелетающей птицы с острова Новая Каледония — почва имеет вулканическое происхождение и естественно насыщена тяжелыми металлами. Высокая концентрация этих металлов обнаружена и в перьях кагу, причем многие элементы имеют концентрацию даже больше, чем у других птиц, обитающих в условиях антропогенного загрязнения. Возможно, за тысячи лет кагу приобрели специфические адаптации к таким условиям обитания.

В последние несколько сот лет деятельность человека сопровождается интенсивным загрязнением окружающей среды. По мере того, как развивался технический прогресс и люди осваивали новые элементы таблицы Менделеева, количество и разнообразие вредных веществ, попадающих в природу в виде отходов и из-за недостатков очистительных систем, сильно возросло. Среди таких веществ есть и тяжелые металлы. Некоторые из тяжелых металлов — селен, хром, марганец, железо, кобальт и никель — необходимы в небольших концентрациях и участвуют в процессах метаболизма, но в высоких концентрациях они токсичны. Другие — ртуть, кадмий и свинец — не играют полезной роли в биологических процессах и вредны в любом случае.

Тяжелые металлы постепенно накапливаются в организме и при этом трудно выводятся, поэтому по их концентрации в растениях и животных можно судить об уровне промышленного загрязнения окружающей среды. Особенно часто в этой связи изучают виды, занимающие вершины трофических пирамид. Среди птиц это чаще всего хищные (орлы, ястребы или совы) и морские (например, буревестники, бакланы или олуши).

Но есть на нашей планете места, естественным образом загрязненные тяжелыми металлами. Особенно богаты ими ультрамафические формации. Они относятся к вулканическим породам, образованным лавами и осадочными породами. Обычно подобные породы не играют значимой роли и занимают небольшие площади. Исключением является расположенный в Тихом океане остров Новая Каледония. Здесь ультрамафические почвы — результат выветривания продуктов извержений вулканов — занимают около трети территории.

На Новой Каледонии обитает интересный эндемичный вид птиц — кагу (рис. 1). Это наземные нелетающие птицы величиной примерно с ворону. Живут группами (от 2 до 7 птиц), состоящими из размножающейся пары и ее потомков. То есть для кагу характерно коммунальное гнездование: молодые птицы обычно остаются на территории родителей и после достижения зрелости. Хотя кагу относятся к выводковым птицам (птенцы способны сами кормиться почти сразу после вылупления), родители подкармливают птенцов еще около двух месяцев после оставления ими гнезда. Помощники (неразмножающиеся птицы) в насиживании и выкармливании птенцов не участвуют. Но они помогают размножающейся паре защищать территорию от соседей.

Питаются кагу главным образом земляными (или дождевыми) червями (Oligochaeta). Те же, в свою очередь, потребляют землю и потому накапливают в себе тяжелые металлы. Оседлый наземный образ жизни и особенности питания позволяют предположить, что концентрация тяжелых металлов в организме кагу может быть высока.

Для проверки этого предположения группа ученых из Польши, Японии, США и Германии изучала популяцию кагу, живущую в лесу, растущем на ультрамафических почвах с высоким содержанием железа, хрома, никеля, марганца и кобальта. Ученые собрали в дикой природе 38 образцов пуховых перьев кагу (в каждом образце около десяти перьев) и 5 образцов маховых перьев. Оказалось, что концентрация металлов в пуховых перьях и в очине маховых перьев примерно одинакова, а вот в опахалах маховых перьев она выше. Слишком высокая концентрация в опахале, скорее всего, обусловлена внешним загрязнением (то есть металлы попали туда непосредственно из внешней среды, а не из организма птицы) и является артефактом. Что касается пуховых перьев и очинов, то эти образования сверху прикрыты и поэтому менее подвержены воздействию внешней среды (пуховые перья расположены под контурными, «одевающими» птицу сверху, а очин махового пера находится почти целиком под кожей).

Полученные результаты авторы статьи сравнили c данными, известными для других видов птиц (главным образом, в условиях антропогенного загрязнения) — всего в сравнении участвовало 77 видов, данные о содержании тяжелых металлов в перьях которых приведены в 28 публикациях. Результаты представлены в таблице (рис. 2).

Оказалось, что в перьях кагу сразу 7 элементов имеют концентрацию выше, чем (в среднем) у других изученных птиц. Для разных металлов это превышение варьирует от 1,2 (для цинка) до 21 раза (стронций). И это при том, что содержание тяжелых металлов у других видов чаще анализировали в условиях антропогенного загрязнения.

Известно, что тяжелые металлы, накапливаясь, могут оказывать негативные эффекты на организм птиц. Хотя такое хроническое отравление, возможно, влияет и на здоровье взрослых птиц, в наибольшей степени это отражается на потомстве. Так, показано, что самки птиц, в организме которых повышена концентрация тяжелых металлов, размножаются менее успешно. Они откладывают меньше яиц, причем у их яиц более тонкая скорлупа. Кроме того, увеличивается эмбриональная смертность (см. статьи N. E. I. Nyholm, 1994. Heavy metal tissue levels, impact on breeding and nestling development in natural populations of Pied Flycatcher (Aves) in the pollution gradient from a smelter и E. Janssens et al., 2003. Effects of heavy metal exposure on the condition and health of nestlings of the great tit (Parus major), a small songbird species).

Не исключено, что нечто подобное наблюдается и у кагу. При предварительном сравнении двух популяций этого вида, одна из которых обитает на ультрамафических почвах, а другая на «обычных» (и, соответственно, птицы эти имеют меньшую концентрацию тяжелых металлов в перьях), оказалось, что у второй успех размножения в среднем выше. Если первые за год выращивают в среднем 0,5 птенца, то вторые — около двух. Хотя нельзя исключать, что этот эффект может быть связан и с чем-то еще, а не с влиянием высоких концентраций тяжелых металлов.

Кагу не летает и ведет оседлый образ жизни. Значит, этот вид каким-то образом приспособился обитать на почвах с высокой концентрацией тяжелых металлов. Хотя, возможно, это и имеет какие-то негативные эффекты. Тем не менее, эти птицы могут успешно выживать в такой среде и делают это уже многие тысячи лет. А вопрос о том, каким образом тяжелые металлы влияют на кагу, еще требует дополнительного изучения.

Подготовлено по материалам: Jorn Theuerkauf, Tokushi Haneda, Nozomu J. Sato, Keisuke Ueda, Ralph Kuehn, Roman Gula and Izumi Watanabe. Naturally high heavy metal concentration in feathers of the flightless Kagu Rhynochetos jubatus // Ibis. V. 157. P. 177–180.

Алексей Опаев

Источники:

1. elementy.ru