Вопросы накопления радиоизотопов в организме рыб, а также распределения их по отдельным органам и тканям в последние годы привлекают внимание многих исследователей.
При этом в качестве источников поступления радиоизотопов в организм рыб обычно рассматривают либо водную среду, либо пищу, либо то и другое. Имеется еще один способ радиоактивного заражения рыб — это переход радиоизотопов из организма зараженных самок непосредственно в потомство (у живородящих) или через икру (у рыб, откладывающих икру).
Количественные оценки перехода радиоизотопов из организма беременных самок в потомство у млекопитающих в литературе имеются. Для рыб оценок пока нет. Вместе с тем, если учесть, что масса икры, выбрасываемой из организма во время нереста, у многих видов рыб составляет довольно значительный процент от веса нерестующих самок, то переход радиоизотопов с икрой в потомство можно рассматривать в качестве одного из каналов биологической миграции излучателей в водном биогеоценозе.
Настоящий раздел работы посвящен описанию результатов проведенных нами исследований миграции стронция-90, цезия-137 и их химических аналогов (кальция, магния и калия) с икрой рыб во время нереста.
Исследования были проведены в 1969 г. с двумя видами рыб — линем (Tinea tinea L.) и щукой (Esox iucius L.).
Половозрелых рыб обоего пола в возрасте 5—7 лет отлавливали на естественных нерестилищах в озере Б. Миассово, доставляли в лабораторию и взвешивали тушку рыбы, без содержимого желудка, и икру. После этого по три экземпляра рыб каждого вида и порции икры (по 1 кг сырой массы в трех повторностях) озоляли в муфельной печи при температуре 450—500°. Икру собирали от 10—15 самок и смешивали в общую для вида пробу. Содержание стронция-90 в зольных остатках тушек рыб и в икре определяли радиохимически по дочернему иттрию-90; цезий-137 на сцинтилляционном гамма-спектрометре типа АИ-100-1 с кристаллом Naj(TI) размером 40 х 40 мм; кальций и магний определяли комплексометрически (Аринушкина, 1961), а калий — на пламенном фотометре типа ППФ-УНИИЗ.
Приведены характеристики исследованных самок рыб, а также содержание в них интересующих нас радиоизотопов и их химических аналогов. Видно, что у обоих видов рыб в организме содержится больше цезия-137, чем стронция-90; а из стабильных элементов больше содержится кальция, чем соответственно калия и магния. Общая зольность тушки линя несколько меньше, чем щуки, а зольность икры у обоих видов рыб примерно одинакова.
Различия в накоплении отдельных химических элементов разными видами рыб особенно четко проявляются при рассмотрении коэффициентов накопления. Можно отметить, что почти все изучавшиеся химические элементы накапливаются в организме щуки сильнее, чем в организме линя. Исключение составляет калий, коэффициенты накопления которого у обоих видов рыб одинаковы.
Повышенное накопление ряда химических элементов и их радиоактивных изотопов в организме хищных рыб по сравнению с бентосоядными и планктофагами отмечалось и другими исследователями. По-видимому, эти различия объясняются, свойствами поедаемого корма.
В среднем в организме обоих видов рыб более высокие коэффициенты накопления отмечены для щелочных элементов (цезий-137 и калий), чем для щелочно-земельных (стронций-90, калий и магний). Особенно низкими по сравнению с другими элементами оказались коэффициенты накопления стронция-90, а в икре — и стабильного кальция. Кальций и стронций являются, как известно, скелетными элементами, поэтому в икру они поступают в относительно меньших количествах, чем цезий; калий и магний.
Как у линя, так и у щуки, не зависимо от пола, стронций-90 переходит в организм рыб в меньшем количестве, чем соответственно кальций и магний. Коэффициент дискриминации для пар 90Sr-Са и 90Sr-Mg составляет величину около 0,2. Магний и кальций переходят в организм обоих видов рыб примерно в том же соотношении, в котором они находятся в водной среде: коэффициенты дискриминации близки к единице. Пара 137Cs-K в организме линя находится в том же соотношении, что и в воде, а в щуке цезия-137 поступает в 3—5 раз относительно больше, чем калия.
В икре линя стронция-90 почти в три раза относительно больше, чем кальция, а в икре щуки эти элементы находятся в том же соотношении, что и в воде. У обоих видов рыб в икре отмечена сильная дискриминация стронция-90 и кальция относительно магния; цезия-137 относительно калия накапливается в икре линя в два раза меньше, а в икре щуки, примерно, во столько же раз больше.
Поскольку химические элементы поступают в икру непосредственно из организма рыб, а не из внешней среды, то коэффициенты дискриминации правильнее рассчитывать не для системы вода — икра, а для системы организм самки — икра. В икре по сравнению с тушкой у обоих видов рыб стронция-90 относительно больше, чем кальция, но, примерно, в три раза меньше, чем магния. Магний же по сравнению с кальцием переходит в икру из организма самки линя в 75, а из самки щуки в 15 раз в большем количестве, чем кальций. Цезий-137 и калий переходят в икру линя с коэффициентом дискриминации 0,3, а в икру щуки — с коэффициентом 0,6.
Представленные данные по коэффициентам дискриминации показывают, что несмотря на химическое сродство элементов-аналогов, поступление их в организм рыбы из водной среды, так же как из организма самки в икру, в значительной степени различно. Степень дискриминации химических элементов-аналогов при переходе их из одного звена в другое определяется свойствами химических элементов, а также биологическими особенностями рыб. Последнее было отмечено ранее и для растений. Сильная дискриминация стронция-90 относительно кальция в системе вода — рыба может быть частично связана и с тем, что эти элементы еще не пришли в данной системе в состояние равновесия.
Зная вес самок рыб во время нереста, вес икры и содержание в них химических элементов, можно количественно оценить переход радиоизотопов и их химических аналогов из организма самок во внешнюю среду вместе с икрой. Щелочные элементы, которые накапливаются в животном организме преимущественно в мягких и растущих тканях, выделяются с икрой в значительно большем количестве, чем группа щелочно-земельных элементов, накапливающихся в основном в скелете. При этом почти все элементы выделяются из организма щуки в большем проценте, чем из организма линя. В среднем из организма обследованных самок вместе с икрой выделяются: калий — у линя около 20%, а у щуки — 24%; цезий-137 соответственно 8 и 14%; магний — около 7%; стронций-90 — 2—2,5%, а кальций — десятые доли процента.
Выделение химических элементов из организма рыб с икрой в периоды нереста можно рассматривать, с одной стороны, как своеобразный канал миграции их в водоеме, а с другой — как способ самоочищения организма рыб от инкорпорированных радиоизотопов, Роль такого самоочищения организма может быть особенно значительной в тех случаях, когда рыбы из радиоактивно-загрязненных водоемов мигрируют на «чистые» нерестилища, а также у видов, которые нерестятся в течение сезона многократно.