Radioecological study of the Lake Frog Pelophylax ridibundus as a component of the aquatic ecosystem of Lake Kozhakul (Southern Urals)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The accumulation of anthropogenic radionuclides 90Sr and 137Cs by the marsh frog Pelophylax ridibundus in lake Kozhakul, adjacent to the southeastern boundary of the East Ural radioactive trace, was studied. Concentrations of 90Sr in adult amphibians at the sampling site vary by ~100 times, and 137Cs – by 4 times. All compared concentrations of 90Sr and 137Cs in the components of lake Kozhakul (adult frogs, cladophora, perch, silt soil) are significantly higher than similar average values in water bodies of the Middle Urals that have not been subjected to major radioactive impacts and accidental contamination. It was found that 60% of adult frogs were contaminated with 90Sr above the permissible standard established for fish, and yearling frogs approached this standard. It was concluded that the studied amphibian species can be a good bioindicator of contamination of aquatic ecosystems with this radionuclide in places of radioactive contamination.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. Ya. Chebotina

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg

V. P. Guseva

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg

D. L. Berzin

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: Chebotina@ipae.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg

A. I. Smagyn

Chelyabinsk State University; Federal Medical and Biological Agency of the Russian Federation

Email: Chebotina@ipae.uran.ru

South Ural Institute of Biophysics

Russian Federation, Chelyabinsk; Ozersk

References

  1. Берзин Д.Л., Чеботина М.Я., Гусева В.П. 2020. Накопление радионуклидов в озерной лягушке Pelophylax ridibundus в зоне атомного предприятия // Биология внутр. вод. № 6. С. 613. https://doi.org/10.31857/S0320965220060042
  2. Вершинин В.Л. 1997. Экологические особенности популяций амфибий урбанизированных территорий // Автореф. дис. … докт. биол. наук. Екатеринбург: Полиграфист. 47 с.
  3. Вершинин В.Л. 2007а. Специфика жизненного цикла R. arvalis Niss. на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа // Сиб. экол. журн. С. 677.
  4. Вершинин В.Л. 2007б. Амфибии и рептилии Урала. Екатеринбург: Учреждение Российской академии образования “Уральское отделение”.
  5. Восточно-Уральский радиоактивный след (сборник статей, посвященных последствиям аварии 1957 г. на ПО Маяк. 2012. Челябинск: Фрегат.
  6. Гатиятуллина Э.З. 1990. Митотическая активность покровного эпителия обыкновенной полевки и остромордой лягушки в условиях антропогенного загрязнения // Животные в условиях антропогенного ландшафта. Екатеринбург: УрО РАН. С. 91.
  7. Гусева В.П., Чеботина М.Я., Ищенко В.Г., Берзин Д.Л. 2017. Накопление радионуклидов амфибиями (Pelophylax ridibundus Pall.), обитающими на Среднем Урале // Сиб. экол. журн. № 1. С. 99.
  8. Елисеева К.Г., Войтович А.М., Плоская М.В. и др. 1994. Генетический мониторинг популяций бурых лягушек, обитающих в загрязненных радионуклидами районах республики Беларусь // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 34. Вып. 6. С. 838.
  9. Захаров В.М., Кларк Д.М. 1993. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. М.: Биотест.
  10. Левина С.Г., Попова И.Я., Захаров С.Г. и др. 2004. Гидрохимические особенности распределения 90Sr и 137Cs в озерных системах осевой части Восточно-Уральского радиоактивного следа // Рос. хим. журн. Вып. XLVIII. № 2. С. 94.
  11. Нормы радиационной безопасности (НРБ 99/2009): санитарные нормативы. 2009. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы; Минздрав России. 110 с.
  12. Парфилова Н.С., Левина С.Г. 2013. Содержание 90Sr и 137Cs в компонентах водосборной территории озера Кожакуль на современном этапе // Вестн. Челябинск. гос. пед. ун-та. С. 296.
  13. Пястолова О.А., Вершинин В.Л., Трубецкая Е.А. и др. 1996. Использование амфибий в биоиндикационных исследованиях территории ВУРСа // Экология. № 5. С. 378.
  14. Родионова Н.В., Мажуга П.М., Домашевская Е.И. и др. 1994. Изменения в гистоструктуре костного скелета у амфибий, обитающих в зоне отчуждения ЧАЭС // Проблемы Чернобыльской зоны отчуждения. Вып. 1. С. 139.
  15. Смагин А.И. 2013. Экология водоемов в зоне техногенной радионуклидной геохимической аномалии на Южной Урале. Челябинск: Издат. центр ЮУргу.
  16. Смагин А.И. 2023. Гигиеническая оценка загрязнения 90Sr и 137Сs воды и рыбы в озерах головной части периферийной зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа // Гигиена и санитария. Т. 102. С. 208. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-3-208-213
  17. Смагин А.И., Дмитриева А.В., Тарасов О.В. и др. 2011. Исследование радиоэкологических особенностей оз. Кожакуль // Вопросы радиационной безопасности. № 2. С. 44.
  18. Трапезников А.В., Чеботина М.Я., Трапезникова В.Н. и др. 2008. Влияние АЭС на радиоэкологическое состояние водоема-охладителя. Екатеринбург: Академнаука.
  19. Чеботина М.Я., Гусева В.П., Берзин Д.Л. 2024. Радиологические исследования озерной лягушки (Pelophylax ridibundus) в водоемах Среднего Урала // Биология внутр. вод. № 3. С. 469. https://doi.org/10.31857/S0320965224030111
  20. Beresford N.A., Barnett С.L., Gashchak S. et al. 2020. Radionuclide transfer to wildlife at a ‘Reference site’ in the Chernobyl Exclusion Zone and resultant radiation exposures // J. Environ. Radioactivity. V. 211. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.02.007
  21. Burraco P., Car C., Bonzom J.-M. et al. 2021. Assessment of exposure to ionizing radiation in Chernobyl tree frogs (Hyla orientalis) // Sci. Reports. V. 11. e20509. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00125-9
  22. Jagoe C.H., Majeske A.J., Oleksyk T.K. et al. 2002. Radiocesium concentrations and DNA strand breakage in two species of amphibians from the Chernobyl exclusion zone // Radioprotection. V. 37. № 1. P. 873. https://doi.org/10.1051/radiopro/2002217
  23. Matsushima N., Ihara S., Takase M. et al. 2015. Assessment of radiocesium contamination in frogs 18 months after the Fukushima Daiichi nuclear disaster // Scientific Reports. V. 5. P. 1. https://doi.org/10.038/srep09712
  24. Stark K., Avila R., Wallberg P. 2004. Estimation of radiation doses from 137Cs to frogs in a wetland ecosystem // J. Environ. Radioactivity. V. 75. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2003.12.01

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the study site in the Southern Urals. * – sampling site at Lake Kozhakul.

Download (565KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. 90Sr (a) and 137Cs (b) concentration levels in adult frogs at Lake Kozhakul.

Download (69KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Accumulation coefficients of 90Sr (1) and 137Cs (2) in the components of the aquatic ecosystem of Lake Kozhakul. 1 – adult frogs; 2 – yearling frogs; 3 – Cladophora; 4 – perch; 5 – chebak; 6 – silty soil; 7 – sandy soil; 8 – clayey soil.

Download (79KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. 90Sr concentration levels in adult frogs depending on their body weight: a – all frogs; b – females; c – males.

Download (133KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Average values of 90Sr (a) and 137Cs (b) concentrations in the components of the ecosystems of Lake Kozhakul (1) and reservoirs of the Middle Urals (2). 1 – water; 2 – adult frogs; 3 – Cladophora; 4 – perch; 5 – silt soil. Units of measurement of the indicators: water – Bq/l, other components – Bq/kg dry weight.

Download (69KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences