Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій

імені С.З. Ґжицького

Калин Богдана Миколаївна

УДК 636.2:619:612.015:619:615.9

Особливості метаболічних процесів організму худоби в забруднених важкими металами агроекосистемах промислової зони Прикарпаття та їх мікроелементна корекція

03.00.16 – екологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Львів – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Львівському національному університеті ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор, академік УААН,

заслужений діяч науки і техніки України

КРАВЦІВ Роман Йосипович,

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького, ректор, завідувач кафедри ветеринарно-санітарної і радіологічної експертизи, стандартизації та сертифікації

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

БУЦЯК Василь Іванович,

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.3. Ґжицького, професор кафедри біохімії і біотехнології

доктор біологічних наук, професор

ЦАРИК Йосиф Володимирович,

Львівський національний університет імені Івана Франка,

завідувач кафедри зоології

Захист відбудеться “20” березня 2008 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.826.02 у Львівському національному університеті ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького за адресою: 79010, м. Львів, вул. Пекарська, 50, аудиторія № 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького, м. Львів, вул. Пекарська, 50.

Автореферат розісланий “14” лютого 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.М. Слобода

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні десятиріччя різко зросла актуальність вивчення техногенного забруднення довкілля небезпечними хімічними речовинами та сполуками, забезпечення людства безпечними продуктами харчування. Західний регіон України, зокрема Прикарпаття, відзначається розвиненим сільським господарством, насичений потужними промисловими підприємствами, що зумовлює утворення локальних біогеохімічних зон (Білявський Г.О., Рудько Г.І., 2000; Буцяк В.І., 2002, 2005; Климчук М.А., 2005).

Серед токсичних речовин, які нагромаджуються в різних ланках трофічних ланцюгів наземних і водних екосистем, найнебезпечнішими є важкі метали (Мудрый И.В., 1997; Трахтенберг И.М., 2001-2002; Засєкін Д.А., 2002, 2005, 2006; Bhata S., 2002). Дані елементи здатні пригнічувати найбільш значимі процеси метаболізму, гальмувати ріст і розвиток тварин, що призводить до зниження продуктивності та погіршення якості продукції (Розпутній О.І., 1998-1999; Зубець М.В., Богданов Г.О., 2004; Забелина М.В., 2005), знижувати рівень біотичного різноманіття (Голубець М.А., 2001; Царик Й.В., 2005). Беручи до уваги наявність, як правило, комплексної дії сполук декількох важких металів на організм у екологічно несприятливих регіонах, важливим є дослідження механізму цього впливу (Стежка В.А., 2005, 2006; Швець В.І., 2005).

Висока токсичність і небезпечність важких металів для здоров’я людини, можливість їх розсіювання в навколишньому середовищі вказують на необхідність розробки способів детоксикації надлишкових концентрацій важких металів в організмі тварин, що, в свою чергу, поліпшить якість та безпечність тваринницької продукції для населення. У наукових працях (Кравців Р.Й. та ін., 2001, 2005-2007; Дашковський О.О., 2001; Васерук Н.Я., 2002; Герасименко В.Г., 2002; Захаренко М. та ін., 2004; Кацнельсон Б.А. и др., 2004; Lemons J., Schreiner R., 1992; Chandra R., 1997) наведені дані про ефективне застосування хелатних комплексів мікроелементів з амінокислотами, що є найбільш оптимальною формою засвоєння біогенних металів і дає можливість зменшувати їх дози у десятки разів, позитивно вирішувати екологічні та економічні проблеми.

Тому дана проблема потребує особливої уваги і пошуку загальних закономірностей дії важких металів та засобів їх виведення з організму. Також попередженню погіршення якості тваринницької продукції повинно передувати детальне вивчення обміну речовин, порушеного під впливом техногенного забруднення, та пошук шляхів його корекції з метою нормалізації цих процесів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є розділом комплексної теми кафедри ветеринарно-санітарної і радіологічної експертизи, стандартизації та сертифікації Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького та Науково-дослідного інституту біоекологічного моніторингу „Екологічний моніторинг біологічно активних речовин у природі і продуктах тваринництва та розробка методів корекції з метою підвищення продуктивності тварин і поліпшення якості їх продукції”, № державної реєстрації 0102U001331.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було дослідження забруднення важкими металами агроекосистем та впливу введення хелатних сполук купруму, кобальту та феруму на метаболічні та детоксикаційні процеси і якість продукції за дії на організм молодняку худоби підвищених рівнів нікелю і свинцю в раціонах годівлі.

У завдання роботи входили дослідження:–

вмісту мікроелементів (Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Pb, Ni, Cd) у ґрунтах, воді, кормах і організмі молодняку великої рогатої худоби у господарствах, розміщених в різних ґрунтово-екологічних районах Прикарпаття;–

комбінованого впливу нікелю та свинцю на рівень гемопоезу, стан обмінних процесів, продуктивність тварин і якість одержуваної продукції;–

впливу введення хелатних сполук купруму, кобальту та феруму в раціони молодняку великої рогатої худоби на фізіологічний стан, рівень обмінних процесів, продуктивність та якість яловичини, зв’язування та виведення нікелю і свинцю з організму;–

біологічної ефективності застосування хелатних сполук мікроелементів.

Об’єкт дослідження: фізіолого-біохімічні процеси в організмі відгодівельних бугайців при згодовуванні хелатних сполук купруму, кобальту та феруму за умов підвищеного рівня нікелю та свинцю в раціоні.

Предмет дослідження: ґрунт, вода, корми, морфологічні та біохімічні показники крові бугайців, інтенсивність росту, хімічний і мінеральний склад яловичини.

Методи дослідження: фізіологічні, біохімічні, клінічні, атомно-абсорбційні, математичні.

Наукова новизна одержаних результатів. З’ясовано, що промислові підприємства Прикарпаття є причиною формування стійких біогеохімічних районів з підвищеним вмістом важких металів у ґрунті, воді та рослинах. Вперше досліджено вплив надлишкового вмісту в раціоні нікелю і свинцю на фізіологічний стан організму, окремі фізіолого-біохімічні показники крові та продуктивність відгодівельних бугайців. Розроблено та експериментально встановлено оптимальні рівні металоорганічного преміксу як ефективного способу детоксикації важких металів, який сприяє зниженню нагромадження нікелю і свинцю у тканинах тварин, підвищує продуктивність та забезпечує одержання екологічно безпечної тваринницької продукції.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати позитивної біологічної і продуктивної дії хелатних купруму, кобальту та феруму з метіоніном можуть бути використані у розробці рекомендацій із зменшення надходження важких металів у організм бугайців та виробництва екологічно безпечної продукції тваринництва (Патент України на корисну модель № 25382 „Спосіб усунення негативного впливу техногенного забруднення довкілля нікелем і свинцем на організм відгодівельної худоби”; Патент України на корисну модель № 28831 „Спосіб корекції процесів обміну речовин у молодняку худоби в умовах техногенного навантаження нікелем і свинцем”). Результати виконаних досліджень апробовані в агрофірмі „Бережниця” Жидачівського району Львівської області.

Особистий внесок здобувача. Підбір і аналіз наукової літератури з теми дисертації, експериментальні дослідження і статистична обробка результатів проведені дисертантом самостійно. Аналіз одержаних результатів, формулювання висновків та пропозицій за матеріалами роботи проведено за участю наукового керівника, доктора біологічних наук, професора, академіка УААН Кравціва Р.Й.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались і схвалені на міжнародному науково-практичному семінарі „Проблеми загальної ветеринарної профілактики (гігієна та санітарія, екологія, добробут тварин, етологія)” (Львів, 16-17 березня 2006 року); міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів „Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (Львів, 15-16 червня 2006 року; 14-15 червня 2007 року); V державній науково-практичній конференції „Аграрна наука – виробництву: екологічні проблеми України та шляхи їх вирішення” (Біла Церква, 23-25 листопада 2006 року); міжнародній конференції „Сучасні проблеми біології, екології та хімії” (м. Запоріжжя, 29 березня-1 квітня 2007 року); міжнародній науково-практичній конференції „Екологія: вчені у вирішенні проблем науки, освіти і практики” (м. Житомир, 23-25 травня 2007 року).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 8 наукових праць, серед яких 6 статей – у фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України, отримано два Патенти України на корисну модель.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, методів досліджень, отриманих результатів, аналізу і узагальнення результатів досліджень, висновків і пропозицій, додатків, списку використаних джерел (387 джерел, з них 124 – іноземних). Робота викладена на 167 сторінках комп’ютерного тексту, містить 30 таблиць, 12 рисунків.

ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експериментальна частина роботи виконана на кафедрі ветеринарно-санітарної і радіологічної експертизи, стандартизації та сертифікації Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького протягом 2005-2007 років.

Першим етапом досліджень було визначення фонового вмісту мікроелементів і важких металів у ґрунтах, воді та кормах ПАФ „Бережниця” Жидачівського району Львівської області та ТзОВ „ім. Т.Шевченка” Дрогобицького району Львівської області. Обидва господарства розташовані поблизу екологічно небезпечних об’єктів. Для порівняння дослідили ґрунт, воду та корми ТзОВ „Дружба” Дрогобицького району Львівської області, яке відноситься до умовно екологічно чистої зони. На основі отриманих даних щодо забруднення ґрунтів, води і кормів важкими металами проведено вивчення впливу наявності різного рівня нікелю і свинцю на фізіолого-біохімічні показники крові відгодівельних бугайців у господарствах з різною інтенсивністю техногенного навантаження. Для цього було сформовано дві групи по 25 тварин в кожній: контрольна – в ТзОВ „Дружба” (умовно екологічно чиста зона) та дослідна – в ПАФ „Бережниця” (зона локального забруднення важкими металами).

Наступний етап роботи полягав у вивченні впливу окремих мікроелементів на виведення екзогенних нікелю і свинцю з організму бугайців та на їх м’ясну продуктивність в ПАФ „Бережниця”. Для досліду було підібрано 50 бугайців-аналогів чорно-рябої породи з урахуванням живої маси і віку. Перед початком експерименту всіх тварин було клінічно обстежено, зважено, визначено фізіолого-біохімічні показники та фоновий рівень мікроелементів і важких металів крові. Сформовано п’ять груп по 10 тварин кожна (контрольна і I-IV дослідні). Усім дослідним групам щоденно до складу основного раціону додавали суміші дефіцитних мікроелементів-антагоністів нікелю і свинцю у формі хелатних сполук з амінокислотою метіоніном у різному співвідношенні (табл. 1).

Таблиця 1

Схема підгодівлі бугайців дефіцитними мікроелементами-антагоністами нікелю і свинцю у формі хелатних сполук з метіоніном

Групи тварин | Кількість голів | Характер годівлі

Контрольна | 10 | ОР (основний раціон)

І дослідна | 10 | ОР+МЕ метіонатів (мг/кг маси тіла): CuMet-0,1; CoMet-0,03; FeMet-0,03.

ІІ дослідна | 10 | ОР+МЕ метіонатів (мг/кг маси тіла): CuMet-0,05; CoMet-0,03; FeMet-0,03.

ІІІ дослідна | 10 | ОР+МЕ метіонатів (мг/кг маси тіла): CuMet-0,03; CoMet-0,03; FeMet-0,03.

IV дослідна | 10 | ОР+МЕ метіонатів (мг/кг маси тіла): CuMet-0,03; CoMet-0,03; FeMet-0,05.

Зрівнювальний період тривав 30 днів, а дослідний – 270 днів.

Дослідження показників крові проводили протягом експерименту з інтервалом 90 днів. Кров забирали з яремної вени до ранкової годівлі тварин, стабілізували гепарином і визначали: кількість еритроцитів – спектрофотометрично за методикою Є.С. Гаврилець, М.В. Демчука (1966); вміст гемоглобіну – за Г.В Дервізом та А.І. Воробйовим (1969); величину гематокриту – шляхом центрифугування на гематокритній центрифузі МЦГ-8; кількість лейкоцитів підраховували в камері Горяєва; концентрацію глюкози – за В.В. Меншиковим (1973); активність сукцинатдегідрогенази (СДГ) за методом Е. Kuhne, L.G. Аbood (1949).

У сироватці крові досліджували: вміст загального білка – за методом Л.М. Делекторської та ін.(1971); співвідношення окремих білкових фракцій за методом С.А. Карп’юка (1962); активність аспартатамінотрансферази (АсАТ) і аланінамінотрансферази (АлАТ) – методом S. Reitman, S. Frenkel (1957) в модифікації К.Г. Капетанакі (1962); вміст сульфгідрильних груп (SH) – за методом G. Ellman (1959); активність лужної фосфатази – за O.A. Bessey et al. (1946); сечовину – за кольоровою реакцією з діацетилмонооксимом; концентрацію кальцію, неорганічного фосфору, магнію – наборами фірми Lachema (Чехія).

Концентрацію Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Ni, Cd і Co визначали в ґрунтах, воді, кормах, крові та яловичині за методом Price W.Y. (1972) на атомно-абсорбційному спектрофотометрі ААS-30.

З метою вивчення ефективності підгодівлі вираховували загальний та середньодобовий прирости, а також швидкість та інтенсивність росту і живу масу (Burger, 1975).

У наступному досліді з метою вивчення закономірностей міграції важких металів в організм тварин і їх впливу на якісні показники м’яса було проведено контрольний забій тварин. Експертизу туш та фізико-хімічні показники м’язової тканини проводили згідно затверджених „Правил ветеринарного огляду забійних тварин і ветеринарно-санітарної експертизи м’яса і м’ясопродуктів” (2002).

В пробах визначали: рН екстракту м’яса (1:10) з допомогою рН-метра ЛПУ-01; аміно-амоніачний азот та леткі жирні кислоти; вміст протеїну - за кількістю залишкового азоту методом К’єльдаля; вміст жиру за Сокслетом; сухої речовини та золи. Калорійність м’яса визначали розрахунковим методом за формулою (Макаров В.А., 1987) на основі хімічного аналізу.

Отримані результати обробляли статистично з використанням комп’ютерних програм. Результати середніх значень вважали статистично вірогідними при р < 0,05 – *; р < 0,02 – **; р < 0,01 – ***; р < 0,001 – **** (Ойвин И.А., 1960).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ

Екологічна оцінка мінерального складу ґрунту, води та кормів дослідних господарств

У дослідженнях впливу важких металів на організм важливе значення має визначення їх рівня у ґрунтах, а відтак у воді та кормах. За результатами проведених досліджень мінерального складу ґрунту і води, забруднених важкими металами агроекосистем промислової зони Прикарпаття (ТзОВ „ім. Шевченка” та ПАФ „Бережниця”), встановлено перевищення ГДК нікелю та свинцю (табл.2).

Таблиця 2

Вміст мікроелементів і важких металів у ґрунтах господарств, мг/кг

Господарство | Fe | Cu | Zn | Co | Pb | Ni

ТзОВ „ім. Шевченка” | 228,3 | 4,45 | 22,89 | 4,00 | 16,00 | 27,20

ПАФ „Бережниця” | 231,6 | 3,24 | 18,09 | 3,60 | 16,80 | 34,20

ТзОВ „Дружба” | 250,2 | 2,98 | 15,61 | 4,65 | 5,88 | 4,21

ГДК– | 3,0 | 23,0– | 6,0 | 4,0

У воді господарств концентрація свинцю у 2,1 рази перевищувала ГДК у ТзОВ „ім. Шевченка” і 2,7 рази у ПАФ „Бережниця”, а нікелю – відповідно у 2,6 і 4,0 рази. Концентрація важких металів у ґрунтах та воді ТзОВ „Дружба” була нижчою від гранично допустимої.

Посідаючи проміжне місце в ланцюгу ґрунт – рослина (корм) – тварина (продукція тваринництва) – людина, саме корми постачають і сприяють нагромадженню в організмі тварин, а звідси і в їх продукції, великої кількості небезпечних речовин. Найбільше нікелю виявили у зернових культурах, де його рівень перевищує максимально допустимий у 1,6-1,8 рази в ТзОВ „ім. Шевченка” та у 1,7-2,9 рази у ПАФ „Бережниця”. Вище МДР було нікелю і у сінажі обох господарств – відповідно на 15,7 та 49,3%, а також у сіні луговому, соломах ячмінній та пшеничній, силосі гички кормового буряка агрофірми „Бережниця”.

Щодо вмісту свинцю, то його найбільше виявили у сіні луговому – на 16,8% у ТзОВ „ім. Шевченка” та на 12,6% у ПАФ „Бережниця”; силосі кукурудзи – відповідно на 8,4 та 32,6%, а також у комбікормі агрофірми „Бережниця” – на 27,2% вище МДР.

У кормах ТзОВ „Дружба”, яке розміщене в умовно екологічно чистій зоні, рівень цих важких металів не перевищував максимально допустимого.

Також у кормах всіх трьох дослідних господарств встановлено дефіцит кобальту, який в середньому складає 62,7% у ПАФ „Бережниця”, 64,2% у ТзОВ „ім. Шевченка” та 33,6% у ТзОВ „Дружба”, купруму – відповідно 24,0, 39,5 та 14,5%; і феруму – 40,7, 43,5 та 27,6%, що є характерним для угідь західного регіону України. Отже, створюються передумови зростання токсичності Ni та Pb у межах техногенних біогеохімічних районів, сформованих поблизу промислових об’єктів, тому є потреба додаткового внесення дефіцитних мікроелементів-антагоністів даних важких металів (Ni – Fe(II), Co ; Pb – Cu, Fe) у раціони тварин з метою зменшення засвоюваності останніх у господарствах з їх надлишковим вмістом.

Фізіолого-біохімічні показники крові відгодівельних бугайців, яких утримують у господарствах з різним техногенним навантаженням

Забруднення кормів важкими металами, у тому числі нікелем і свинцем, негативно впливає на параметри крові відгодівельних бугайців, про що свідчать показники крові тварин ПАФ „Бережниця”. Встановлено, що кількість еритроцитів та концентрація гемоглобіну в крові тварин ТзОВ „Дружба” були на 14,59 і 15,86% відповідно вищими від показників тварин ПАФ „Бережниця”. Закономірно, що гематокрит у бугайців, яких утримують в умовно екологічно чистій зоні, на 11,6% є вищим.

У бугайців господарства з надлишковим вмістом важких металів спостерігається зниження рівня загального білка в сироватці крові, зокрема, концентрації альбумінів, які відповідно на 8,96% та 6,18% нижчі за показники тварин ТзОВ „Дружба”. Крім цього, значні відмінності встановлено в активності окремих ферментів крові бугайців господарств з різним техногенним навантаженням. Так, у тварин ПАФ „Бережниця” активність трансаміназ та лужної фосфатази на 15,97% (АсАТ), 35,50% (АлАТ) і 51,25% (ЛФ) є вищою, а сукцинатдегідрогенази – на 17,35% нижчою, ніж у ТзОВ „Дружба”. Рівень SH-груп при цьому майже у 2 рази був нижчим у бугайців ПАФ „Бережниця”.

Зростання техногенного навантаження потребує дослідження вмісту важких металів в організмі сільськогосподарських тварин. Це необхідно для оцінки їхнього

фізіолого-біохімічного статусу, якості одержаної тваринницької продукції та екологічної характеристики біогеохімічного середовища, де розташоване господарство.

Одержані результати вказують на значну різницю рівня важких металів у крові бугайців ПАФ „Бережниця” та ТзОВ „Дружба” (рис. 1). Вміст нікелю у крові тварин ПАФ „Бережниця” у 2,5 рази вищий , ніж у ТзОВ „Дружба”, а свинцю – у 2 рази.

Рис. 1. Вміст важких металів у крові бугайців, яких утримують в господарствах різних екологічних зон, мг/л, M±m, n=25

Вищенаведені дані свідчать, що організм бугайців, яких утримують в господарстві, розташованому поблизу промислових об’єктів, зазнає негативного впливу екологічних факторів середовища. На це, зокрема, вказують гематологічні показники, зміни у протеїнограмі та активності ферментів.

Детоксикація метіонатами купруму, кобальту та феруму дії техногенних нікелю і свинцю на організм бугайців

Продуктивність і здоров’я тварин знаходяться в багатофакторній залежності від чинників природного середовища. Неадекватні умови годівлі та утримання в комплексі з несприятливою екологічною ситуацією зумовлюють раніше невідомі навантаження на регуляторні механізми організму тварин.

За результатами досліджень встановлено зміни гематологічних показників, що відображають вплив метіонатів мікроелементів на функціонування окремих органів і систем організму.

Додаткове згодовування бугайцям метіонатів супроводжувалося вірогідним зростанням кількості еритроцитів (р<0,05-0,001) та вмісту гемоглобіну (р<0,05-0,02) на кінець досліджень порівняно з контрольною групою (рис. 2). Крім цього, ми спостерігали збільшення величини гематокриту, оскільки даний показник напряму пов’язаний із збільшенням кількості еритроцитів. У зрівнювальний період у всіх групах тварин цей показник був на рівні 26,0-26,6%, що в середньому у 1,5 рази нижче фізіологічної норми. Підгодівля метіонатами МЕ сприяла збільшенню гематокриту у всіх дослідних групах: протягом досліду на 11,83-19,71% і на кінець досліду в IV групі сягнула нижньої межі норми.

Рис. 2. Кількість еритроцитів та вміст гемоглобіну в крові бугайців за умов застосування метіонатів мікроелементів, M±m, n=5

Дані наших досліджень свідчать про низький вміст загального білка (66,46-68,10 г/л) в крові бугайців, яких утримують на забрудненій важкими металами території, що свідчить про порушення білоксинтезуючої функції печінки. Результати впливу додаткового внесення до раціону метіонатів мікроелементів на рівень загального білка свідчили про тенденцію до його зростання у всіх дослідних групах протягом експерименту (табл. 3). На кінець досліду рівень загального білка зріс у І-ІV групах на 4,50; 4,94 (р<0,05); 5,50 (р<0,02); і 6,08% (р<0,01) відповідно до контролю.

Таблиця 3

Загальний вміст білків і співвідношення окремих їх фракцій у сироватці крові бугайців за дії хелатних сполук, M±m, n=5

Фракції білків | Групи тварин

контрольна | дослідні

І | ІІІІІІV

Загальний білок, г/л

68,25±0,88

71,32±1,15*

71,62±1,12**

72,00±0,89***

72,40±0,82

Альбуміни, %39,37±1,3942,31±0,9643,48±1,5243,93±1,6044,37±1,55*

б-глобуліни, %14,50±0,7313,60±0,6913,08±0,8812,98±0,7212,56±0,62*

в-глобуліни, %16,49±0,4016,63±0,5716,36±0,3416,25±0,2816,45±0,26

г-глобуліни, %29,64±1,2427,46±0,6527,08±0,4726,84±0,5826,62±0,41*

А/Г0,650,730,770,780,80

З показників білкових фракцій сироватки крові суттєві зміни за детоксикації організму тварин виявлені у вмісті альбумінів, кількість яких від початку і до кінця досліду достовірно зросла порівняно із тваринами контрольної групи. Найбільше зростання було у ІV дослідній групі –5,0% (р<0,05) порівняно з контрольною групою тварин.

У дослідних групах спостерігалась тенденція до зниження глобулінів у сироватці крові, зокрема б- та г-глобулінової фракції. Найнижчий рівень б- та г-глобулінів встановлено у ІV групі – відповідно 12,56 і 26,62%, що на 1,94 і 3,02% нижче за контроль. Відповідно протягом досліду зростало співвідношення А/Г. Найбільш вираженим воно було в заключний період і становило від 0,65 у контрольній групі до 0,73; 0,77; 0,78 та 0,80 – у дослідних.

Рівень ферментної активності крові відображає стан клітин, органів і тканин. Прямим показником цілісності субклітинних органел може бути зміна каталітичної активності специфічних для цих структур ферментів, оскільки взаємодія ксенобіотиків із субклітинними структурами призводить до зміни діяльності ензимних систем, локалізованих там. Найбільше впливає на це печінка, оскільки саме в ній відбувається синтез багатьох ферментів і білків. Застосування хелатних комплексів мікроелементів для детоксикації організму бугайців сприяло зниженню активності трансаміназ, зокрема аланінамінотрансферази на 11,92-17,20%, підвищенню коефіцієнта де Рітіса на 10,9-16,0% у дослідних групах порівняно до контрольної, а також зниженню на 12,22-23,23% концентрації лужної фосфатази, що свідчить про здатність хелатних сполук мікроелементів проявляти мембраностабілізуючий ефект та активізувати детоксикаційну систему печінки.

Рис. 3. Активність трансаміназ у сироватці крові бугайців, M±m, n=5

В наших дослідженнях при детоксикації організму метіонатами мікроелементів негативної дії полютантів спостерігалось зростання активності СДГ в дослідних групах, тоді як у контрольній, в якій тварини залишались під впливом важких металів, вона залишалася майже на одному рівні. Суттєвим збільшенням активності СДГ характеризувались ІV група тварин, де її концентрація в крові зросла на 15,62% протягом досліду, що було статистично вірогідним (р<0,01).

Про інтенсивність білкового обміну у дослідних тварин можна судити за вмістом кінцевого продукту витрат азотистих речовин – сечовини. Дослідженнями встановлено, що у крові тварин на початку досліду рівень сечовини збільшений в 1,4 рази, що є свідченням зниження утилізації аміаку в організмі. Застосування метіонатів достовірно знижує концентрацію сечовини в дослідних групах, яка на кінець досліду нормалізується до меж фізіологічних норм. Так, рівень сечовини у І дослідній групі знизився на 34,43% (р<0,05) порівняно з контрольною, у ІІ – на 35,44 (р<0,05), ІІІ – 36,71 (р<0,05) та ІV – 39,24% (р<0,02).

Ферментотоксична дія важких металів визначається їх взаємодією з SH-групами білкових молекул, що характеризуються перш за все високою біологічною активністю при здійсненні біокаталітичної, біосинтетичної і енергетичної функцій. В результаті проведених нами досліджень крові піддослідних бугайців встановлено значні зміни в концентрації сульфгідрильних груп білків за детоксикації організму метіонатами мікроелементів. Позитивний ефект від застосування хелатних сполук проявився в усіх дослідних групах тварин вірогідним зростанням SH-груп відповідно у 1,68; 1,92; 1,94 та 2,14 рази відносно контрольної.

Продуктивність бугайців та якість яловичини, отриманої в районі техногенного навантаження важкими металами

Результати досліджень вказують на вищу енергію росту і розвитку відгодівельних бугайців, які отримували метіонати мікроелементів, що підтверджується показниками масового росту тварин (рис. 4). Найвищою живою масою на кінець досліду характеризувались бугайці ІV дослідної групи – 405,0 кг (р<0,02), загальний приріст яких за період досліду становив 182,4 кг (р<0,01), що на 20,7 кг більше за тварин контрольної групи і на 5,7-15,2 кг – за тварин І-ІІІ груп. Жива маса тварин І-ІІІ дослідних груп була на 4,5-15,6 кг вищою порівняно із контрольною групою бугайців. Загальний приріст тварин І дослідної групи становив 167,2 кг, ІІ – 170,4 кг, ІІІ – 176,7 кг (р<0,05).

Рис. 4. Продуктивність бугайців за впливу нікелю та свинцю і застосуванні метіонатів, M±m, n=10

Середньодобові прирости бугайців при застосуванні хелатних сполук мікроелементів зросли в І дослідній групі на 3,33, у ІІ – 6,63 (р<0,05), ІІІ – 9,29 (р<0,02) і ІV – 12,78% (р<0,01) порівняно з контрольною. Швидкість росту тварин дослідних груп при цьому збільшилась на 1,5-3,7%, а інтенсивність росту – на 3,9-9,6%. Забійний вихід становив 50,10% у контрольній групі, 50,69% у І дослідній групі, 51,08% – у ІІ та 51,98 і 52,46% відповідно у ІІІ та ІV.

Позитивно впливала підгодівля метіонатами і на окремі фізико-хімічні та санітарні показники яловичини. У м’ясі тварин дослідних груп зростали вміст сухої речовини та золи. Вміст жиру був вищим, порівняно з контролем на 0,10-0,59% відповідно у І-ІV групах, що забезпечило вищу калорійність м’яса та підвищило його смакові якості. Яловичина, в першу чергу, цінується як продукт білкового харчування. Приріст вмісту протеїну у найдовшому м’язі спини у І-ІV дослідних групах порівняно до контролю був вищим відповідно на 0,09; 0,61; 1,24 та 1,58%. Калорійність м’яса дослідних груп тварин була вищою на 1,28; 6,0; 11,41 і 14,38%. Крім цього, м’ясо всіх груп тварин було свіжим та доброякісним, на що вказують дані методів хімічного аналізу рН, вмісту аміно-амоніачного азоту та кількості летких жирних кислот.

Мінеральний склад крові та м’яса бугайців під впливом важких металів і їх мікроелементів-антагоністів

Інтенсивне антропогенне забруднення навколишнього середовища характеризується невпинним зростанням фонового вмісту елементів, у тому числі токсичних, порушенням природного співвідношення між ними не лише в ґрунтах та рослинності, але і в організмі тварин. Метіонати мікроелементів, які додавали в раціон дослідних тварин, сприяли попередженню блокування процесів всмоктування кальцію, рівень якого в крові бугайців зріс відповідно на 16,2-23,9% (рис. 5). Особливо помітним це було в ІІІ та IV групах (р<0,01). Рівень неорганічного фосфору протягом дослідного періоду залишався майже однаковим. При цьому мало місце зростання кальцій-фосфорного співвідношення, найбільш оптимальне значення якого відмічено в IV групі – 1,81.

Рис. 5. Вміст макроелементів у крові бугайців за дії метіонатів мікроелементів, M±m, n=5

Використання в годівлі бугайців мікроелементної добавки сприяло кращому засвоєнню і всмоктуванню магнію з корму в шлунково-кишковому тракті. На кінець досліду концентрація цього макроелемента в крові бугайців І-IV груп зросла відповідно на 16,5-24,7% відносно контрольної групи.

Не менш важливе значення в живому організмі відіграють мікроелементи, а саме купрум, кобальт, ферум. Вони, будучи складовою частиною ряду ферментів, беруть участь у переважній більшості обмінних процесів у клітинах і тканинах. Результати досліджень свідчать про зростання вмісту даних мікроелементів впродовж всього досліду, а особливо в його завершальний етап. Аналізуючи вміст купруму, слід відзначити, що найвищий її рівень був у крові тварин І групи, а найменшим – ІІІ і IV. Проте лише в IV групі одержані результати є статистично вірогідні відносно контрольної групи (44,0%, р<0,05).

Щодо концентрації в крові кобальту, то за період досліду вона зростала у всіх дослідних групах тварин у межах 11,0% (І група) – 56,6% (IV група). Найвищим було збільшення вмісту Со в крові у ІІІ (р<0,02) та ІV (р<0,01) групах відгодівельних бугайців.

Застосування суміші метіонатів позитивно впливало і на вміст феруму в крові бугайців. Рівень його збільшився на 8,9-18,8% у дослідних групах, але і таке зростання не забезпечило оптимальної концентрації елемента в крові.

За надходження окремих ксенобіотиків в організм тварин порушуються процеси всмоктування окремих елементів, а натомість підвищується рівень цих токсичних сполук у крові. За весь період досліду застосування метіонатів мікроелементів сприяло зниженню рівня нікелю в крові бугайців І-IV дослідних груп відповідно на 22,8; 35,8; 54,3 та 57,6% порівняно з контрольною групою та свинцю в крові цих тварин – на 11,8; 27,5; 39,2 та 51,0% (рис. 6).

Рис. 6. Вміст нікелю та свинцю в крові бугайців за дії хелатних сполук мікроелементів, мг/л, M±m, n=5

При застосуванні хелатних сполук рівні нікелю та свинцю у крові тварин найбільше знижувались у ІV дослідній групі, де на кінець досліду становили відповідно 0,39 та 0,25 мг/л.

Хімічний склад продуктів тваринництва можна вважати дзеркальним відображенням хімічного забруднення навколишнього середовища в цілому і кормів, зокрема. Ефект, що спостерігається за дії важких металів, обумовлений не лише концентрацією їх в крові, але й у м’яких тканинах. Тому важливим етапом у нашій роботі було визначення вмісту важких металів у м’язовій тканині бугайців при згодовуванні суміші хелатних сполук мікроелементів з метіоніном у різних співвідношеннях. Так, за впливу метіонатів рівень свинцю у яловичині дослідних груп знизився відносно контролю на 0,06-0,29мг/кг, що становить 10,3-50,0%; нікелю відповідно на 0,14-0,39мг/кг (21,8-60,9%), а це, в свою чергу, позитивно свідчить про екологічну безпечність даної продукції тваринництва (рис. 7).

Щодо концентрацій купруму, кобальту та феруму в найдовшому м’язі спини дослідних груп бугайців, то вони суттєво не відрізнялись від показників тварин контрольної групи, що вказує на відсутність токсичного впливу їх хелатних сполук на організм бугайців.

Рис. 7. Вміст нікелю та свинцю в яловичині за дії метіонатів мікроелементів, мг/кг, M±m, n=3

Економічна ефективність від застосування метіонатів мікроелементів бугайцям за впливу на організм нікелю та свинцю

Економічна ефективність є визначальним чинником доцільності застосування сумішей мікроелементних добавок до раціону годівлі бугайців, яких утримують в районі локального техногенного навантаження важкими металами – нікелем і свинцем.

Наші розрахунки показали, що виробничий і економічний ефект від згодовування сумішей хелатних сполук мікроелементів з метіоніном був позитивним у всіх дослідних групах, крім першої, і залежав від співвідношення компонентів сумішей. Найкращі економічні показники отримані в групі бугайців, які споживали метіонати у дозах CuMet-0,03; CoMet-0,03; FeMet-0,05мг/кг маси тіла.

При цьому собівартість 1 ц живої маси тварин при реалізації була найнижчою у ІV дослідній групі – 434,80 грн., що на 15,55 грн. менше, ніж у контрольній групі. Завдяки зниженню собівартості продукції у ІІ-ІV дослідних групах відмічено зростання прибутку від реалізації 1 ц живої маси бугайців порівняно з контролем: у ІІ – на 4,67%, в ІІІ – на 16,65%, у ІV – 22,28%. У розрахунку на 100 грн. поточних виробничих затрат у ІІ-ІV групах відповідно отримали прибуток 16,34; 18,55 і 19,78 грн.

Отже, за результатами розрахунків економічної ефективності можна зробити висновок, що підгодівля тварин метіонатами мікроелементів дає позитивний економічний ефект. Одночасно згодовування сумішей хелатних сполук мікроелементів-антагоністів нікелю і свинцю активує обмінні процеси в організмі тварин, підвищує їх резистентність, сприяє зниженню рівня ксенобіотиків в організмі, а на основі цього зростає продуктивність та знижується собівартість живої маси тварин.

ВИСНОВКИ

Досліджено вміст важких металів у ґрунтах, воді та кормах агроекосистем промислової зони Прикарпаття. Встановлено залежність між надлишковими дозами нікелю та свинцю у раціоні відгодівельних бугайців і їх фізіолого-біохімічними та продуктивними показниками. Доведено ефективність використання у годівлі тварин суміші метіонатів купруму, кобальту і феруму – антагоністів нікелю і свинцю та механізм її дії на організм, позитивний вплив на метаболічні процеси та продуктивність, а також якість яловичини, виробленої в умовах підвищеного вмісту важких металів, та економічну ефективність виробництва.

1. Вміст важких металів (Ni і Pb) у ґрунтах та воді господарств, що знаходяться в зоні функціонування промислових підприємств, перевищує ГДК. Встановлено тенденцію до нагромадження нікелю та свинцю в окремих видах кормів дослідних господарств: найвищий вміст нікелю виявлено у зернових – 1,60-2,92 мг/кг; свинцю – у сіні луговому 5,63-5,84 мг/кг.

2. Корекція раціону відгодівельних бугайців мікроелементами-антагоністами нікелю і свинцю у сполуці з амінокислотою метіоніном сприяла нормалізації гемопоетичної функції: кількість еритроцитів зросла на 8,69-14,92%, рівень гемоглобіну збільшився на 7,61-11,27%, гематокрит зріс на 3,3-5,5%.

3. Застосування суміші метіонатів купруму, кобальту та феруму усувало токсичну дію важких металів на білоксинтезуючу функцію печінки, що проявилось у зростанні рівня загального білка в сироватці крові на 4,50-6,08% і, зокрема, на 2,94-5,0% підвищення альбумінової фракції білка.

4. Встановлено вірогідне зниження активності трансаміназ, передусім цитоплазматичної АлАТ на 11,92-17,20%, підвищення коефіцієнта де Рітіса, зменшення концентрації сечовини на 34,43-39,24% та ЛФ в крові на 12,22-23,23%, а також зростання вмісту SH-груп свідчить про нормалізацію ферментативної функції печінки під впливом хелатних сполук мікроелементів.

5. Додавання до основного раціону дослідним бугайцям зазначених метіонатів викликало позитивні зміни у мінеральному складі крові: зростав рівень макро- (Са, Мg) і мікроелементів (Cu, Co, Fe) при одночасному зниженні вмісту токсикантів у крові на 22,8-57,6% нікелю та 11,8-51,0% свинцю.

6. Корекція раціону бугайців хелатними сполуками мікроелементів забезпечувала підвищення їх продуктивності. У дослідних групах тварин швидкість росту була на 1,5-3,7% вищою, середньодобові прирости зросли на 23-86 г, забійний вихід – на 0,59-2,36% порівняно з тваринами контрольної групи.

7. Застосування органічних сполук мікроелементів у годівлі тварин дозволило знизити в яловичині вміст нікелю на 21,8-60,9%, свинцю – на 10,3-50,0%, покращило її біологічну цінність і харчову якість та екологічну безпеку.

8. Яловичина, отримана від тварин дослідних груп, характеризувалась кращими санітарними та фізико-хімічними показниками. Калорійність м’яса у тварин І-ІV груп зросла на 1,28-14,38% порівняно з м’ясом тварин контрольної групи.

9. Прибуток від реалізації у розрахунку на 100 грн. поточних виробничих затрат становив у ІІ дослідній групі 16,34 грн., ІІІ – 18,55 грн. та ІV – 19,78 грн.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для усунення токсичного впливу важких металів і підтримання на належному рівні обмінних процесів в організмі тварин, підвищення їх продуктивності та отримання екологічно безпечної продукції тваринництва в господарствах з надлишковим вмістом в ґрунті, воді та кормах нікелю і свинцю додатково згодовувати щоденно протягом відгодівельного періоду суміш хелатних сполук мікроелементів з амінокислотою метіоніном в оптимальних дозах: CuMet-0,03; CoMet-0,03; FeMet-0,05мг/кг маси тіла тварини щоденно.

2. Результати одержаних досліджень рекомендуємо використовувати у навчальних закладах аграрного напрямку при проведенні занять з годівлі, фізіології тварин, екології та ветеринарно-санітарної експертизи.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кравців Р.Й., Калин Б.М. Порівняльний вміст мікроелементів і важких металів у кормах, воді та ґрунтах різних біогеохімічних районів Прикарпаття // Науковий вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2005. – Т. 7, № 4 (27). – ч. 2. – С. 287-290. (Дисертантка провела відбір матеріалу, виконала дослідження та підготувала статтю).

2. Кравців Р.Й., Калин Б.М. Морфологічні показники крові бугайців за умов техногенного навантаження важкими металами в зоні Прикарпаття // Науковий вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2006. – Т. 8, № 1 (28). – С. 60-63. (Дисертантка провела відбір матеріалу, виконала дослідження та підготувала статтю).

3. Кравців Р.Й., Калин Б.М. Нікель – біоелемент чи токсикант? // Науковий вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2006. – Т. 8, № 2 (29). – ч. 4. – С. 82-91. (Дисертантка узагальнила матеріал щодо ролі екзогенного нікелю в забрудненні агроекосистем та життєдіяльності тварин, брала участь у підготовці статті до друку).

4. Калин Б.М. Зміна окремих показників крові на фоні надмірного надходження нікелю і свинцю в організм відгодівельних бугайців // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету: Зб. наук. праць. – Біла Церква, 2006. – Вип. 42. – С. 92-94.

5. Калин Б.М., Кравців Р.Й. Продуктивність та хімічний склад м’яса відгодівельного молодняку худоби у зоні локального забруднення нікелем та свинцем // Зб. доповідей учасників міжнародної науково-практичної конференції „Екологія: вчені у вирішенні проблем науки, освіти і практики”, м. Житомир, 23-25 травня 2007 р. – Житомир, 2007. – С. 119-122. (Дисертантка організувала дослід, провела відбір матеріалу, визначила фізико-хімічні показники м’яса, провела аналіз отриманих результатів та описала їх у статті).

6. Кравців Р.Й., Калин Б.М. Мінеральний обмін в організмі відгодівельних бугайців за дії важких металів та хелатних сполук // Науковий вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2007. – Т. 9, № 2 (33). – ч. 3. – С. 181-184. (Дисертантка провела експериментальні дослідження, статистичну обробку результатів, їх узагальнення та підготувала статтю).

7. Калин Б.М. Білковий обмін в організмі бугайців при дії надлишку важких металів // Зб. матеріалів міжнародної конференції „Сучасні проблеми біології, екології та хімії”, м. Запоріжжя 29 березня-1 квітня 2007р. – Запоріжжя, 2007. – ч. 2. – С. 548-550.

8. Калин Б.М., Кравців Р.Й. Фізіолого-біохімічний статус організму відгодівельного молодняку ВРХ за корекції мікроелементного живлення в умовах екологічного забруднення довкілля // Аграрна наука – виробництву: Тези доповідей V держ. наук.-практ. конференції, м. Біла Церква, 23-25 листопада 2006 р. Ч.1. – Біла Церква, 2006. – С. 125. (Дисертантка брала участь у виконанні експериментальних досліджень, аналізі отриманих результатів, написанні та підготовці тез, виступила з доповіддю).

9. Патент України на корисну модель № 25382. Спосіб усунення негативного впливу техногенного забруднення довкілля нікелем і свинцем на організм відгодівельної худоби / Р.Й. Кравців, Б.М.