Калюжная О. Д. Влияние трифлуралина на карпа (Cyprinus carpio L.): острая и хроническая токсичность, гистологические изменения // Принципы экологии. 2026. № 2. С. 46–55. DOI: 10.15393/j1.art.2026.17004

Выпуск № 2

Оригинальные исследования

pdf-версия статьи

597.5/.9:504.53

Влияние трифлуралина на карпа (Cyprinus carpio L.): острая и хроническая токсичность, гистологические изменения

Введение

Вред гербицидов для окружающей среды – это комплексная проблема, выходящая далеко за рамки уничтожения целевых сорняков. Гербициды вызывают серьёзные экологические проблемы, противореча принципам устойчивого развития. Они являются основными загрязнителями почвы и водных ресурсов, приводят к деградации экосистем и снижению биоразнообразия. Эти вещества опасны для здоровья человека и губительны для полезных почвенных микроорганизмов, а период полураспада некоторых соединений может достигать одного года (Böcker et al., 2019; Krimsky, 2021; Sălceanu et al., 2023; Paul et al., 2024). 

Гербициды вызывают каскадное разрушение водной экосистемы, отравляя организмы и нарушая хрупкий баланс. Данные вещества оказывают острое и хроническое токсическое действие на рыб, вызывая даже в малых дозах повреждение ДНК, нарушения в делении клеток, физиологические и морфологические изменения. Это влияет на нервную и репродуктивную системы, ориентацию, пищевое поведение и иммунитет, повышая уязвимость рыб. Наиболее чувствительны эмбрионы и мальки. Кроме того, гербициды сокращают кормовую базу, что ведёт к уменьшению численности рыб. (Solomon et al., 2013; Ojemaye et al., 2020; Lopes et al., 2022; Ribeiro et al., 2022).

Для исследования был выбран гербицид Анонс к.э., вещество запрещено примененять в странах Евросоюза с 2007 года именно из-за высокой токсичности для рыб (Marinov et al., 2014). В Российской Федерации трифлуралин продолжает использоваться в сельском хозяйстве. Действующее вещество гербицида Анонс к.э (концентрат эмульсии) 480 г/л трифлуралина. Гербицид был первым разработанным динитроанилиновым гербицидом и находится на рынке уже 60 лет с момента его коммерциализации в 1964 году. На сегодняшний день трифлуралин остается одним из двух наиболее популярных используемых динитроанилиновых гербицидов (наряду с пендиметалином) и входит в число основных мировых видов гербицидов благодаря его цене (Ni et al., 2025). Конкретные культуры, для выращивания которых применяется гербицид: хлопчатник (Gossypium hirsutum), пшеница (Triticum cereale) и масличные культуры (Zhang et al., 2023). Свойства трифлуралина (гидрофобность, устойчивость к разложению, сорбция на органику почвы) создают долговременный риск для водных экосистем, в особенности для рыб. (Gavrilescu, 2005; Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, 2025). Риски для водных экосистем наибольшие при непрерывном внесении трифлуралина, а при периодическом внесении в почву процессы разложения минимизируют этот риск (Yockim et al., 1980 ). Фотолиз трифлуралина в воде увеличивается из-за реакции с гидроксильными радикалами, которые образуются при фотолизе нитратов. Скорость разложения трифлуралина увеличивается на 63% при наличии в растворе воды 10 мг/л нитратов (Dimou et al., 2004). Трифлуралин попадает в водные экосистемы с поверхностным стоком и грунтовыми водам, где начинается негативное воздействие на зоопланктон, численность которого снижается. Далее идёт уменьшение кормовой базы и отравление рыб. У важивших рыб нарушается развитие, а также самцы могут терять репродуктивные способности. Донные отложения становятся токсичными, что подавляет восстановление экосистемы на месяцы (Grover et al., 1997; Рамеш, Баласубраманиан, 2001 ).

Карп (Cyprinus carpio L.) – важный объект аквакультуры и биоиндикатор пресноводных экосистем, используемый для оценки экотоксикологических рисков (Crooijmans et al., 1997; Rahman, 2015). Он активно накапливает пестициды, преимущественно в жировой ткани и печени, что позволяет проводить ретроспективный анализ хронологии загрязнения водоёмов (Oost van der et al., 2003; Павлов и др., 2020).

Целью исследования является  комплексная оценка острой и хронической токсичности гербицида Анонс к.э. для карпа, определение летальных концентраций и изучение патологических изменений в органах и тканях для оценки экотоксикологического риска данного вещества. Научная новизна исследования заключается в комплексном подходе к изучению токсичности трифлуралина, сочетающем токсикометрические, поведенческие и гистологические методы, а также в установлении количественных параметров хронической токсичности и пороговых концентраций, вызывающих системные патологические изменения у карпа. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования воздействия трифлуралина на водные экосистемы.

Материалы

Опыты на годовиках карпа (Cyprinus carpio L.) проводились в остром (96 ч) и хроническом (30 сут) режимах. Средняя масса рыб составляла 25.3 ± 2.1 г, длина – 12.5 ± 0.8 см.  В каждой экспериментальной группе и контрольной группе находилось по 15 особей. Опыты проводились в трех повторностях. Концентрации в острых опытах: 1.0; 5.0; 10.0; 25.0; 50.0 и 100.0 мг/л; в хронических: 0.1; 0.5; 1.0; 5.0; 10.0; 25.0; 50.0 мг/л,  что позволило охватить диапазон от заведомо подпороговых до летальных концентраций, установленных в остром опыте;  для детальных физиолого-биохимических исследований: 0.01; 0.05; 0.1; 0.5 мг/л. Острые опыты проводили в аквариумах объемом 40 л, хронические – в ваннах объемом 180 л. Разный объем воды при одинаковой плотности посадки рыб выбран не случайно и обусловлен целями и длительностью каждого из экспериментов. В остром 96-часовом опыте используется меньший объем (40 л), что позволяет экономить препарат и упрощает поддержание заданных концентраций. В хроническом 30-суточном эксперименте увеличение объема до 180 л необходимо для обеспечения стабильности условий обитания рыб в течение длительного времени: в большем объеме воды медленнее накапливаются продукты метаболизма, лучше буферизируются колебания pH и температуры, а также снижается риск гипоксии. При этом плотность посадки была не одинаковой, а разной: в остром опыте она составила 15 особей на 40 л, в хроническом – 15 особей на 180 л. Температура воды в опытах находилась в пределах 16–18 °С, pH 7.2–7.4, содержание растворенного кислорода – 6.5–7.5 мг/л (контролировалось ежедневно). Рыб кормили стандартным комбикормом 1 раз в сутки. Растворы гербицида готовили на отстоянной водопроводной воде без использования дополнительных растворителей. Смену растворов в хроническом опыте проводили каждые 48 часов для поддержания стабильной концентрации. В ходе определения хронических опытов изучали поведение и клиническую картину отравления рыб. По окончанию опытов рассчитывали параметры острой и хронической токсичности.

Главная цель патологоанатомических и гистологических исследований - выявление структурных изменений в органах и тканях под воздействием сублетальных концентраций гербицида. Оно проводилось в более низком диапазоне концентраций (0.01–0.5 мг/л).  Для гистологических исследований использовались только живые рыбы, выведенные из эксперимента на 5, 10, 20 и 30-е сутки. Рыб подвергали эвтаназии с помощью эмульсии, приготовленной из масла гвоздики и 95 % этилового спирта, что является гуманным способом эвтаназии. Погибшие в ходе эксперимента рыбы для гистологического анализа не использовались, так как в их тканях быстро развиваются аутолитические изменения (посмертный распад клеток), которые могут быть ошибочно интерпретированы как токсические повреждения. Производился разрез от ануса к жаберным крышкам, вскрывалась полость тела. Готовили парафиновые и замороженные срезы, окрашивали гематоксилином и эозином. Органы и ткани (жабры, кожа с мышцами, почки, печень, селезенка, кишечник, мозг, сердце) фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина.

Методы

Исследования проведены в соответствии с Приказом Федерального агентства по рыболовству от 26 мая 2025 г. № 296  «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (Приказ Федерального агентства по рыболовству…, 2025) и  «Методическими указаниями по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ в воде водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение» (Методические указания…, 2011). При проведении исследования использовались общепринятые гистологические методы (Микодина и др., 2009). В работе использованы токсикологический (острые и хронические опыты), расчётно-статистический, клинический (наблюдение за поведением), патологоанатомический и гистологический методы. Работа велась с микроскопом Leica DM 2000  при увеличениях 100×, 200× и 400×.

Результаты

Эксперимент по острой токсичности гербицида для карпа проводился с шестью градациями концентраций гербицида и контролем. Количество рыб в каждом варианте опыта (n) составляло 15 особей. Зависимость гибели карпа от концентрации гербицида при 96-часовой экспозиции представлена в табл. 1.

 

Таблица. 1. Гибель годовиков карпа при остром воздействии (96 ч) гербицида Анонс к.э.

Концентрация гербицида, мг/л	Гибель карпа за 96 часов, %	Абсолютное число погибших особей (из 15)
Контроль	0	0
1.0	0	0
5.0	6.6	1
10.0	26.6	4
25.0	46.6	7
50.0	66.6	10
100.0	100	15

 

В контроле и при минимальной испытанной концентрации (1.0 мг/л) гибели не наблюдалось. Это указывает на пороговый характер действия. При концентрации 5.0 мг/л гибель составила 6.6 % (1 особь), что можно считать порогом летального действия в условиях острого опыта. С увеличением концентрации гибель прогрессивно возрастала: 26.6 % (10 мг/л), 46.6 % (25 мг/л), 66.6 % (50 мг/л). Концентрация 100 мг/л вызвала гибель всех подопытных рыб в течение 96 часов. Для годовиков карпа гербицид Анонс к.э. представляет умеренную опасность при кратковременном воздействии. 

Эксперимент по хронической токсичности гербицида для карпа проводился с восьмью градациями концентраций гербицида и контролем. Количество рыб в каждом варианте опыта (n) составляло 15 особей. Данные по динамике токсичности представлены в табл. 2.

 

Таблица. 2. Динамика гибели и токсикометрические параметры гербицида Анонс к.э. для годовиков карпа при хроническом отравлении 

Концентрация гербицида, мг/л	Гибель карпа за 30 суток, %	Абсолютное число погибших особей (из 15)
Контроль	0	0
0.1	0	0
0.5	13.3	2
1.0	26.6	4
5.0	40.0	6
10.0	60.0	9
25.0	80.0	12
50.0	100	15

 

В контроле и при концентрации 0.1 мг/л гибель полностью отсутствует. Концентрация 0.1 мг/л является экспериментально установленной максимальной недействующей концентрацией по показателю выживаемости. Четко прослеживается прямая зависимость: с увеличением концентрации в 10 раз (с 0.5 до 5.0 мг/л) гибель возрастает с 13.3 до 40.0 %. При 10 мг/л погибает большинство особей (60 %), а при 25 мг/л – 80 %. Концентрация 50 мг/л приводит к полной гибели рыб в течение 30 суток, что указывает на высокий хронический токсический потенциал при длительном воздействии даже средних доз.

На основе полученных данных был проведен пробит-анализ, аналогичный острому опыту, что позволило рассчитать хронические токсикометрические показатели. Начало проявления клинических признаков отравления отмечено в растворе с концентрацией препарата 0.5 мг/л. Отмечалось волнообразное возбуждение, сменяющееся угнетением, а с повышением концентраций увеличивались выраженность и тяжесть проявления клинических признаков. Симптомы, развивающиеся у рыб в ходе 30-суточного эксперимента:

1. Начальная стадия: возбуждение, резкая реакция на внешние раздражители, нарушение координации.
2. Прогрессирование: рыбы периодически всплывают к поверхности, заглатывают воздух, наблюдаются судорожные движения плавниками.
3. Терминальная стадия: рыбы опускаются на дно, совершают судорожные движения и погибают с широко раскрытым ртом.

Химический анализ тканей рыб показал, что коэффициент биоконцентрации (Kм = C_органы / C_вода) менее 1, что указывает на отсутствие способности трифлуралина к материальному накоплению (биоаккумуляции) в организме карпа.

Изменения регистрировались при вскрытии рыб, подвергшихся хроническому воздействию. Первые видимые признаки токсического поражения внутренних органов появляются при концентрации 0.05 мг/л. При более высоких концентрациях (> 0.5 мг/л) замечена кровенаполненность внутренних органов (гиперемия) и желтушность печени.

Гистологическое исследование выявило более тонкие и специфичные повреждения на тканевом и клеточном уровнях, результаты исследований представлены в табл. 3.

 

 Таблица 3. Характер и локализация гистопатологических изменений

Орган / ткань	Наблюдаемые гистологические изменения	Интерпретация и патогенез
Печень	1. Застойная гиперемия межтрабекулярных капилляров. 2. Зернистая дистрофия печеночных клеток (гепатоцитов). 3. В единичных случаях – распад гепатоцитов	Печень – главный орган детоксикации. Гиперемия указывает на нарушение кровообращения и токсический шок. Зернистая дистрофия – признак нарушения белкового обмена в клетках, их декомпенсации под действием яда. Распад клеток – необратимое повреждение
Сердце (миокард)	1. Мышечные волокна миокарда истощены, рыхлой консистенции. 2. Поперечная исчерченность стерта	Прямое токсическое действие на сердечную мышцу, приводящее к дистрофии миоцитов. Нарушение сократительной функции сердца, что коррелирует с наблюдаемым в опытах угнетением и гипоксией
Центральная нервная система (мозг)	Сосуды мозга гиперемированы (полнокровны)	Нарушение мозгового кровообращения, отек, возможное повышение внутричерепного давления. Объясняет неврологические симптомы: нарушение координации, судороги
Почки	Сосуды почек гиперемированы	Нарушение почечного кровотока, ведущее к расстройству фильтрационной и выделительной функции почек, усугубляющее интоксикацию
Другие органы (жабры, кожа, селезенка, кишечник)	Признаки дистрофии и нарушение структуры лепестков в жабрах, нарушение кожных покровов. Признаки полнокровия и незначительные дистрофические изменения в кишечнике	Системный характер поражения подтверждает общетоксическое действие гербицида

 

Все изменения в таблице относятся к концентрациям от 0.05 мг/л и выше с нарастанием тяжести поражения по мере увеличения концентрации. Порог выявления гистопатологических эффектов (0.05 мг/л) оказался в три раза ниже порога летальности (ЛК₀ = 0.15 мг/л), что подтверждает высокую чувствительность гистологического метода как раннего индикатора токсического воздействия. Основными путями поступления гербицида в организм рыб являются жабры (из воды) и кишечник (при заглатывании загрязненных частиц донных отложений или корма). Гербицид Анонс к.э. при хроническом воздействии начиная с 0.05 мг/л вызывает системные повреждения: токсическую дистрофию печени, поражение сердечной мышцы и нарушение кровообращения в мозге и почках. Эти изменения объясняют неврологические симптомы и гибель рыб.

Обсуждение

Результаты острого 96-часового опыта показали умеренную опасность трифлуралина при кратковременном воздействии. Порог летального действия наблюдался при концентрации 5.0 мг/л (гибель 6.6 %), а ЛК₅₀ составила 26.82 мг/л. Однако сравнение с литературными данными (Mayer, Ellersieck, 1986) указывает, что чувствительные виды рыб, такие как радужная форель и лепиомис, демонстрируют на порядок более низкие значения 96-часовой ЛК₅₀ (0.008–0.04 мг/л). Это подчеркивает видовую специфичность токсичности трифлуралина и относительно более высокую устойчивость карпа в острых условиях, что, вероятно, связано с его физиолого-биохимическими особенностями.

Значительно более выраженные эффекты выявлены при хроническом 30-суточном воздействии. Пороговая концентрация (ЛК₀) снизилась в 13 раз (до 0.15 мг/л) по сравнению с острым опытом, а средняя летальная концентрация (ЛК₅₀) уменьшилась в 3.6 раза (до 7.50 мг/л). Эти данные однозначно свидетельствуют о выраженном кумулятивном действии трифлуралина и согласуются с результатами Poleksić и Karan (1999), которые показали, что трифлуралин в субхронических концентрациях (0.005–0.02 мг/л) снижает рост карпа и изменяет активность ферментов (Poleksić, Karan, 1999).

Клиническая картина хронического отравления носила стадийный характер: от начального возбуждения и нарушения координации до судорог, признаков гипоксии (заглатывание воздуха) и гибели. Эта симптоматика нашла морфологическое подтверждение в результатах патологоанатомического и гистологического исследований. При исследовании 1999 г. токсичности трифлуралина для карпа в субхронических концентрациях (0.005, 0.01 и 0.02 мг/л), обнаружено, что трифлуралин снижает относительную скорость роста, увеличивает активность функциональных ферментов в сыворотке крови и органах рыб, особенно в высокой концентрации (Poleksić, Karan, 1999).

Гистологический анализ подтвердил системный характер поражения даже при низких концентрациях (от 0.05 мг/л). В печени отмечалась токсическая дистрофия гепатоцитов, в сердце – дистрофия миокарда, а в ЦНС и почках отмечено нарушение кровообращения. Эти морфологические изменения являются основой наблюдаемых неврологических симптомов и гибели рыб и служат наиболее чувствительным индикатором токсического воздействия.

Ранними исследованиями отмечено, что при воздействии малых концентраций трифлуралина у карпа  наиболее серьезные изменения происходят в жабрах и почках (Poleksić, Karan, 1999). Трифлуралин влияет и на кости рыб, исходя из исследований воздействия трифлуралина (5–31 мкг/л) на молодь гольяна (Cyprinodon variegatus), замечена уникальная дисплазия позвонков: их аномальное увеличение (в 3–20 раз), сращение и разрастание, сдавливающее внутренние органы (Couch et al., 1979). Гистологические нарушения – один из самых чувствительных показателей токсичности, появляющийся раньше, чем массовая гибель. Гистопатологическая картина (дистрофия печени и жабр, повреждение миокарда) является морфологическим субстратом системной интоксикации и нарушения функций ключевых органов.  

Заключение

Трифлуралин является скрытой, но серьезной угрозой для водных экосистем. Проведенные исследования подтверждают значительную токсичность гербицида Анонс к.э. для рыб. Основные выводы:

1. При остром воздействии трифлуралин проявляет умеренную токсичность для годовиков карпа (ЛК₅₀ = 26.82 мг/л).
2. Хроническое воздействие значительно опаснее: пороговая концентрация снижается в 13 раз (до 0.15 мг/л), а ЛК₅₀ –  в 3.6 раза (до 7.50 мг/л).
3. Начиная с концентрации 0.05 мг/л гербицид вызывает системные гистопатологические изменения – токсическую дистрофию печени, поражение миокарда и нарушение кровообращения в ЦНС и почках.
4. Хроническое отравление носит стадийный характер и приводит к гибели рыб в концентрациях, значительно более низких, чем при остром отравлении.

Таким образом, трифлуралин, несмотря на отсутствие выраженной биоаккумуляции (Kм < 1), представляет серьезную угрозу для водных экосистем из-за высокой устойчивости в окружающей среде и выраженного кумулятивного токсического действия при длительном воздействии. Полученные данные обосновывают необходимость ужесточения нормативов содержания трифлуралина в воде рыбохозяйственных водоемов и учета его хронической токсичности при экологической оценке.

Библиография