• Коэффициент преднерестовой смертности кижуча в некоторых водотоках штата Вашингтон характеризуется в последние годы периодическими скачками. 
• Предыдущие исследования показали связь между эпизодическими случаями массовой гибели кижуча и уровнем осадков в урбанизированных районах, что подсказало наличие токсичных веществ в ливневых стоках, как причину этого явления; дальнейшие исследования сузили ряд вероятных причин до автомобильных шин.
• Комплексный анализ шин на токсины в рамках этого исследования выявил, что 6PPD-хиноны, продукт изнашивания протектора 6PPD, является смертельным для кижуча в концентрациях, типичных для водотоков городской черты после дождей.
• Снижение воздействия 6PPD-хинонов и других, еще невыявленных источников загрязнений в городских водотоках потребует разработки альтернативной химической продукции и улучшения очистки ливнестоков посредством внедрения зеленой инфраструктуры, такой как дождевые сады.
• Результаты этого исследования высвечивают целый клубок пагубно воздействующих на лососей факторов, включая все разрастающийся список химических загрязнителей.

В некоторые годы до 90% мигрирующего кижуча не дошло до своих нерестилищ в водотоках, протекающих через урбанизированные районы окружности залива Пьюджет-Саунд. Сначала причину гибели относили к знакомым факторам – нарушениям состояния пресноводной среды, патогенным организмам и известным токсинам, но вскоре стало понятно, что первопричина не в них. Чем большей загадочностью обрастал вопрос, тем больше ученые подозревали о вероятности влияния какого-то доселе невыявленного агента.  

Ключевым толчком к разгадке стал пространственный анализ кижучных нерестилищ 2017 года, охвативший весь бассейн залива Пьюджет-Саунд (Файст и др., 2017). Анализ показал, что коэффициент смертности кижуча состоит в зависимости как от наличия осадков, так и от высокой степени урбанизации. Составление карты прогнозируемых рисков, отражающей угрозу преднерестовой гибели в градации от сельских до городских зон, выявило такой высокий уровень смертности, что под вопросом оказалась устойчивость популяций кижуча в ~40% водотоков рассматриваемого региона. 

Особенно важным стало выявление сильной зависимости между случаями массовой гибели и двумя связанными с урбанизацией факторами: плотностью дорожной-транспортной сети и интенсивностью движения по ней. Сопоставление этих фактов, а именно корреляций между массовой гибелью кижуча и наличием осадков, а также движением автотранспорта, вывело ученых на химическое загрязнение, поступающее с ливневыми стоками в ручьи, как на причину гибели кижуча.

Основываясь на работах Файста и других, ученым удалось еще больше сузить поиски, прибегнув к нецелевому химическому анализу потенциальных автомобильных загрязнений, который определил, что пробы воды, побывавшей в прямом контакте с шинорезиной, близко соответствовали составу проб, собранных в водотоках во время явлений массовой гибели. Лабораторные эксперименты продемонстрировали, что растворы, содержащие продукты, которые выделяются из частиц шин, являются особо токсичными для кижуча.

Несмотря на то, что ошметки изношенных шин были выявлены в качестве источника смертельного для рыбы коктейля, определение одного химического элемента, а также бесконечного числа его соединений и побочных продуктов, способных быть причиной повышенной смертности, оставалось задачей не из легких.

Вызов приняли Тиан и др. (2021), которые путем скрупулезного метода исключения и дедуктивного анализа, в конце концов, выяснили, что доселе неизвестное соединение, названное 6PPD-хинон – продукт химического превращения хиноно-аналога N-phenyl-N’-(1,3-Диметилбутиламин)-p-фенилендиамина, известного как 6PPD – является ядовитым для кижуча.

Будучи эффективным антиозонантом, 6PPD часто входит в состав синтетической и натуральной каучуковой продукции от резиновых шлангов до подошвы на кроссовках, защищая их от действия атмосферного озона, который ослабляет химические соединения, скрепляющие резину. Антиозонанты замедляют распад резины, вступая в реакцию с озоном до его соприкосновения с резиной. Что касается шин, взаимодействие с озоном может приводить к образованию преждевременных трещин и износу, понижая тем самым долговечность и прочность покрышки, и поэтому считается, что 6PPD продляет срок годности шин, повышая их надежность и безопасность. 

Однако, соприкасаясь с озоном, 6PPD распадается на несколько разных химических производных, одним из которых является 6PPD-хинон. Дальнейшие лабораторные эксперименты, проведенные Тианом и др., дали исчерпывающие подтверждения тому, что в концентрациях, нередко обнаруживаемых в водотоках после дождей, это производное является для кижуча особо токсичным. 

Конкретный механизм смертельного действия 6PPD-хинона на кижуча еще не определен, как и то, почему другие виды лососевых реагируют на 6PPD-хинон не столь остро, например кета тех же водотоков Сиэтла, идущая на нерест примерно одновременно с кижучем. 

Участники этого исследования все же предостерегают, что такое, казалось бы очевидное, различие в реакции на вещество разных видов лососевых может быть обманчивым. 

«Мы все больше узнаем о патофизиологии кижуча в надежде, что выясним механизм действия токсина и на другие виды, – объясняет Дженифер МакИнтаер, токсиколог Университета шт. Вашингтон. – Другие виды лососей целенаправленно не проверялись на воздействие нововыявленного химического соединения, однако мы замечаем чувствительность к ливневым стокам и у других видов. Причастен ли к этому 6PPD-хинон, еще предстоит определить».

Учитывая плотность дорожного движения в городских районах, обнаружение 6PPD-хинона в пробах воды из лососевых водотоков городских зон северной Калифорнии стало не сюрпризом, а лишь подтверждением его вездесущности. Более того, дальнейшее развитие дорожно-транспортной сети тихоокеанского побережья подвергнет ещё большее число водотоков влиянию 6PPD-хинона и других химических веществ, ставя под угрозу новые лососевые популяции. 

Угроза воздействия загрязнителей антропогенного происхождения на здоровье лососей говорит о необходимости скорейшей разработки предупредительных и контролирующих мер, которые бы устраняли воздействие неточечных источников загрязнений на пресноводные системы и конкретно на лососей. 

«И последнее, – добавляет она, – мы должны найти замену 6PPD в шинопроизводстве на антиозонант, который не превращается в токсичное вещество».

Самым очевидным решением был бы запрет на использование 6PPD в шинах, но, по крайней мере пока, производители шин не спешат переключаться на альтернативные протекторы. В релизе, опубликованном в декабре 2020 года Американской ассоциацией производителей шин, общенациональным отраслевым объединением, в ответ на результаты исследования всего лишь признается, что «6PPD изучался», с оговоркой: «о побочном продукте 6PPD-хиноне известно слишком мало», чтобы начать спешно изымать этот протектор из производства. 

В целом, производственные загрязнители представляют собой самую распространенную для городских водоемов угрозу, однако ущерб от урбанизации гораздо обширнее одного только повышения уровня загрязнения. На лососей городских водотоков влияет изменение русел, повышенные режимы потоков, заграждение путей миграции, разнообразные и многочисленные инвазивные виды и многие другие стрессоры. 

И все-таки не вызывает сомнения тот факт, что повышение разновидности, сложности химического состава и концентрации загрязнителей из неточечных источников являются угрозой для пресноводных организмов в районах с большой плотностью застроек. 

«Вопрос вот в чем: какие еще водные биологические организмы подвергаются воздействию 6PPD-хинона и похожих веществ? – спрашивает МакИнтаер. – 6PPD является всего лишь одним из очень многих химических продуктов, которые мы регулярно используем. Во имя защиты своего здоровья и здоровья окружающей среды нужно быть осторожнее с потреблением товаров и развитием инфраструктуры».

Литература

Б.Э. Файст, Э.Р. Бюль, Д.Х. Болдвин и др. 2017. «Дороги к руинам: угроза движению по защите сентинельного вида животных городской черты». Ecol Appl 27: стр. 2382-96.