Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов
Скачать 337.09 Kb.
|
На правах рукописи КОРОТЕНКО АННА ВИКТОРОВНА ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЫБ – ОБЪЕКТОВ АКВАКУЛЬТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СТРЕССОРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ И ПОИСК АДАПТОГЕНОВ Специальность 06.04.01 – рыбное хозяйство и аквакультура Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Астрахань – 2012 Работа выполнена в Астраханском государственном университете (АГУ) и в Каспийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства (ФГУП «КаспНИРХ») Научный руководитель: доктор биологических наук Лазько Марина Владимировна Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Воробьев Владимир Иванович Доктор биологических наук, Почётный работник рыбного хозяйства России Сокольский Аркадий Федорович Ведущая организация: Волгоградское отделение федерального государственного научного учреждения «Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства» (Волгоградское отделение ФГНУ «ГосНИОРХ») Защита диссертации состоится 28 февраля 2012 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.13 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна 1. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1. С авторефератом можно ознакомиться на сайте ВАК: http://vak.ed.gov.ru/ru/ Автореферат разослан « 27 » января 2012 г. Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук А.С. Дулина ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследований. Изучение влияния стрессорных факторов различного происхождения на гомеостатические и рыбоводные показатели рыб филогенетически- и –экологически различных групп является современной актуальной проблемой как для оценки репродуктивного потенциала, так и для разработки мер по устранению негативных последствий этих воздействий. Неблагоприятная ситуация в Волго-Каспийском и других бассейнах, созданная в результате иррационального развития хозяйственной деятельности человека, отрицательно влияет на естественное воспроизводство ценных аборигенных видов рыб, в том числе осетровых и лососевых. Результатом бесконтрольного вылова этих рыб является катастрофическое снижение их численности, и это обстоятельство способствует интенсивному развитию аквакультуры. Особо следует отметить проблему негативных последствий стресса различного генеза у ценных в хозяйственном отношении видов рыб, принадлежащих к различным филогенетическим и экологическим группам. В условиях интенсивной аквакультуры необходимо знать степень влияния на организм производителей и молоди повреждающих факторов внешней среды, в том числе, хэндлинг-стресса, возникающего в ходе различных манипуляций с рыбой в процессе искусственного разведения, краудинг-стресса – стресса, связанного с высокой плотностью посадки, голодания (Скопичев, Максимюк 2009; Сеин, Жеребилов, 2009; Силкина, Микряков, Микряков, 2009; Моисеенко, 2010). Снижение величины рН в искусственных пресноводных водоёмах вследствие усиленного поступления СО2 органического происхождения, сброса кислых стоков ведёт к развитию разнообразных по направленности, длительности, выраженности и обратимости физиолого–биохимических изменений в организме рыб (Лукьяненко, 1983, 1987; Рыжков, Кучко, Дзюбук, 2010; Thomas, 1982; Bhaskar et al.,1985; Höbe et al, 1983; Haya et al., 1985; Iwama et al., 1992). Сохранение генофонда ценной ихтиофауны Каспийского моря на оптимальном уровне является важной проблемой современного искусственного воспроизводства (Летичевский, Мещеряков, Сокольский, 1983; Лукьяненко, Касимов, Кокоза, 1984; Баранникова, Никоноров, Белоусов,2000; Иванов, 2000; Васильченко, 2003; Абдусамадов, 2003; Бурцев, 2009; Багров с соавт., 2010; Матишов с соавт., 2010; Васильева, Абдрахова, 2010; Matishov, 2010). Для решения данной проблемы необходимо разработать раннюю диагностику функционального состояния и репродуктивного потенциала производителей различных рыб в условиях отрицательного воздействия природных и антропогенных факторов, а также предложить и апробировать эффективные адаптогены для купирования негативных последствий стресса в условиях интенсивной аквакультуры. Цель исследования. Выявить влияние стрессоров различного генеза на гомеостатические показатели рыб, принадлежащих к различным филогенетическим и экологическим группам, для оценки репродуктивного потенциала и разработки мер по купированию негативных последствий адаптационного синдрома. В ходе работы предстояло решить следующие задачи:
Научная новизна. Впервые у анадромных и заводских самок белорыбицы изучены такие биологические особенности как связь уровня интегрального физиологического параметра СОЭ с экзо- и эндогенными факторами и определено влияние кислотного стресса на уровне тканевой глюкозы и креатинина. В целях индукции реверсии пола для эффективного товарного рыбоводства изучено влияние гормональной диеты, содержащей синтетический метилтестостерон, на примере тиляпии. Для определения воспроизводительных качеств самок русского осетра с помощью регрессионного и корреляционного анализов впервые выявлена тесная связь уровня фертильности самок русского осетра с относительным содержанием α- и γ – глобулинов. Обнаружено выраженное протекторное действие 5‰ раствора поваренной соли в стрессирующих условиях на организм молоди каспийской кумжи. Впервые в аквариальных условиях в результате данного воздействия достигнуто серебрение пестряток кумжи, связанное с готовностью обитания в морской воде. Проведенный анализ действия на функциональное состояние производителей и молоди севрюги Цитохрома-С, показал его высокую эффективность как нового адаптогена в аквакультуре. Практическая значимость работы. На основании исследований и полученных данных разработаны рекомендации по тестированию функционального состояния самок ценных проходных видов рыб, позволяющих прогнозировать их репродуктивный потенциал. В условиях интенсивной аквакультуры для купирования хэндлинг- и термо-стрессов возможно рекомендовать в качестве эффективных биопротекторов растворы поваренной соли барьерной солёности и растворы Цитохрома-С. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Содержание тиляпий в подкисленной воде приводит к тяжёлым нарушениям функционального состояния и, как следствие, к торможению роста и повышенному отходу рыб. 2. Использование гормональной диеты на основе тестостерона при выращивании молоди тиляпии модифицирует биологические показатели (рост, отход) и обусловливает формирование половой принадлежности преимущественно мужского типа. 3. Экспериментальные исследования указывают на возможность практического применения при заводском воспроизводстве ценных видов рыб в качестве биопротекторов растворов воды барьерной солёности и растворов препарата «Цитохром-С». 4. Физиолого-биохимические и рыбоводные исследования самок русского осетра позволили обнаружить наличие тесных корреляционных связей уровня их фертильности с относительным содержанием важнейших белковых фракций сыворотки крови. 5. На основании изучения физиологического состояния анадромных самок белорыбицы в различные сезоны года показано, что уровень СОЭ обусловливается температурой водной среды и стадиями зрелости гонад. Выявлено, что уровень СОЭ обратно пропорционален фертильности. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на II Международной конференции «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань, 2007), на Международной научно-практической конференции, посвящённой 110-летию КаспНИРХа «Проблемы изучения, сохранения и восстановления водных биологических ресурсов в ХХI веке» (Астрахань, 2007), Международном симпозиуме «Тепловодная аквакультура и биологическая продуктивность водоёмов аридного климата» (Астрахань, 2007), Международной научно-практической конференции, посвящённой 450-летнему юбилею г. Астрахани «Комплексный подход к проблеме сохранения и восстановления биоресурсов Каспийского бассейна» (Астрахань, 2008), Международной конференции «Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии» (Астрахань, 2010). Публикации. По теме диссертации издана 1 монография и опубликовано 9 научных статей, 3 из которых в рецензируемых журналах списка ВАК РФ. Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 234 источника, в том числе 94 на иностранных языках. Диссертация изложена на 132 страницах текста, содержит 7 таблиц и 15 рисунков. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯОбъектами исследования в данной работе были выбраны: Тиляпия мозамбикская (Oreochromis mosambikus); Каспийский лосось (Salmo trutta caspius Kessler), являющийся подвидом кумжи; Севрюга( Acipenser stellatus Pallas); Русский осетр (Acipenser güldenstadti Brandt); Белорыбица (Stenodus leucichthys) (Güldenstädt, 1772). Тиляпия мозамбикская. Выбор объекта исследования – Тиляпии мозамбикской, как модельного лабораторного тест-объекта, определен относительной простотой получения потомства в аквариальных условиях, возможностью подращивания до товарной массы в вырастных прудах и высокой биологической лабильностью. Экспериментальные работы по характеристике влияния кислотного стресса на функциональное состояние тиляпии проводились в аквариальных условиях. Опытных и контрольных особей содержали в аквариумах объёмом 50 л. Плотность посадки личинок составляла 0,1 - 0, 2 г/м3. Она изменялась по мере их роста и достигала у мальков 0,4-1,3 г/м3. Вода в аквариумах постоянно аэрировалась с помощью воздушных компрессоров. На протяжении всех экспериментов выдерживали оптимальный для молоди тиляпии температурный режим (25-27С0). Отстоянная вода имела рН 7,0 – 7,2. Для её подкисления до рН 4,5- 5,0 использовали маточный раствор серной кислоты в разведении 1:100. Рыб постоянно содержали при пониженной рН воды, начиная с возраста, равного 8 суткам. Повторность опытов двукратная. Полную замену воды проводили по утрам (в 1000) до начала первого кормления рыб. В конце светового дня из аквариумов удаляли остатки корма, что позволило добиваться большей стабильности рН в ночное время. С целью корректировки рН воды, как в опыте, так и в контроле проводили регулярное измерение рН с помощью прибора Ecoscan. Содержание кислорода в воде измеряли с помощью термооксиметра. В качестве стрессорного воздействия на гормональный статус, реверсию пола, темп роста и выживаемость молоди тиляпии применялся синтетический андроген – метилтестостерон (метилтестостерон-17α-метиландростен-4ол-17-β-он-3) (МT) (Goldline, U.S.), вводимый per os. Его добавляли в корм из расчета 5 мг (первй вариант), 10 мг (второй вариант), 15 мг (третий вариант) на килограмм корма. Так как МТ практически не растворим в воде, таблетки МТ измельчали и смешивали с небольшим количеством растительного масла. Полученную суспензию добавляли в килечный фарш и сухой гранулированный корм, разработанный М.В.Михайловой с соавт., 2001 (КаспНИРХ). Однодневных личинок помещали в аквариумы объёмом 30 л по 100 особей в каждый и при переходе на активное питание начинали кормить смесью с добавлением гормона (I, II, III вариант) и обычным кормом (контроль) в течение 4 недель. В дальнейшем молодь тиляпии кормили обычным кормом. Половую принадлежность у экспериментальных рыб определяли на 8 месяце жизни по строению полового сосочка. Молодь кумжи в количестве 20 особей средней длиной 55 мм подверглась следующим стрессирующим условиям:
Экспериментальные работы с производителями севрюги проводились на Кизанском ОРЗ при повышенной температуре (26-27ºС) речной воды (термо-стресс). После транспортировки в течение 5 часов в живорыбной прорези (краудинг-стресс) все выжившие производители севрюги (8 из 10 особей) были проинъецированы коммерческим Цитохромом-С (САМСОН-МЕД) из расчета 0,29 мл на 1 кг массы рыбы (0,725 мг чистого препарата). Для проведения экспериментальных работ по повышению адаптационных возможностей молодь севрюги подращивали в течение 10 дней в воде, содержащей малые (0,0125 мг/м3) концентрации Цитохрома-С, в условиях стресса голодания. Полевые работы с самками русского осетра проводились в 2008, 2009 годах на Кизанском и Лебяжьем осетровых рыбоводных заводах (КОРЗ, ЛОРЗ) в условиях хэндлинг-стресса. В общей сложности исследовано 57 особей. Они были разделены на 3 группы по показателям фертильности: первая группа – фертильность 0%, вторая группа – фертильность 1,4% и третья группа – фертильность 94,1%. Самки белорыбицы (семейство лососёвые) Рыбы отлавливались при заходе из моря в Волгу и далее через каждые 1,5 месяца в предплотинной зоне Волгоградской ГЭС (прерванная нерестовая миграция), вплоть до нереста (ноябрь месяц). Данные были систематизированы, подверглись статистическому, регрессионному и дифференциальному анализам. Особое внимание было уделено выявлению тесноты связи уровня интегрального физиологического параметра СОЭ с температурой окружающей среды и физиолого-биологическими показателями (гонадо-соматический индекс, уровень общего сывороточного белка, коллоидоустойчивость сывороточного белка (КСБ), концентрация гемоглобина). В общей сложности анализу подверглись около 400 самок белорыбицы в период нерестовой миграции и в условиях Александровского рыбоводного завода. Таблица 1 Виды стрессорных воздействий и применяемые методики на различных видах рыб
Математический анализ результатов исследований проведён в информационно-вычислительном центре КаспНИРХа по программам «OREGAN», «REGRESS-30». ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Тестирование функционального состояния рыб (на примере тиляпии) в условиях закисления водной среды Выдерживание молоди тиляпии в воде с pH 4,5-5,0 достоверно (р < 0,05) замедляло интенсивность их роста. После завершения серии опытов (возраст молоди - 60 суток) средняя масса тела у этих рыб была в два с лишним раза меньше, чем у контрольных особей (табл. 2). Таблица 2 Изменение средней массы тела тиляпии в течение опыта (M±m, мг)
Анализ прироста массы тела молоди тиляпии позволяет судить о негативном влиянии пониженных величин рН воды (4,5-5,0 в эксперименте и pH 7,0 – 7,2 в контроле) на этот показатель. Изменение концентрации глюкозы в водных вытяжках из мышечной ткани довольно тесно коррелирует со временем содержания молоди тиляпии в подкисленной воде (рис. 1).  Рис. 1. Изменение концентрации глюкозы в мышцах тиляпии в условиях кислотного стресса (pH 4,5-5,0). Уравнение регрессии: У = 13,66 + 0, 405 Х – 0, 0079Х2; η = 0, 71. Изменение концентрации глюкозы в супренатанте мышц носит фазовый характер. В фазу тревоги, когда в крови повышается концентрация катехоламинов, глюкортикоидов и инсулина, активизируется углеводный обмен, за счёт усиления гликогенолиза. Усиление активности фосфорилазы в печени приводит к распаду гликогена и возрастает уровень глюкозы в крови. Она под влиянием инсулина направляется в переферические ткани, преимущественно в мышцы. Одновременно повышается жиромобилизирующий эффект. Происходит переключение энергетического обмена с углеводного на липидный. В этот период источник углеводов гликонеогенез (расходуются на энергетические нужды аминокислоты). При длительном содержании в воде с pH 4,5-5,0 концентрация креатинина в водных вытяжках из мышечной ткани постоянно возрастает (рис.2). Повышение содержания креатинина в водных вытяжках из мышц является прямым отражением повышения креатинфосфата. Это компенсирует острый дефицит глюкозы (конец фазы резистентности и начало фазы истощения). Базой энергетического обмена становится гликонеогенез.  Рис. 2. Изменение содержания креатинина в мышечной ткани молоди тиляпии в условиях кислотного стресса (pH 4,5-5,0). Уравнение регрессии: У= 7, 56 – 0, 0062Х + 0, 0017Х2 η= 0,93 Таким образом, закисление водной среды в результате эколого-техногенного стресса может привести к серьёзным изменениям в организме рыб и даже к элиминации целых популяций. Это особенно актуально в условиях Астраханской области, где на её территории располагается и интенсивно эксплуатируется крупное газоконденсатное месторождение углеводородов. Выбрасывающиеся в атмосферу окислы серы (SO2) при соединении с парами воды могут превратиться в серную кислоту. Гормональная реверсия пола у рыб (на примере тиляпии) Повышение эффективности рыбоводных процессов является основой экономического процветания отрасли. В этом аспекте следует упомянуть о гормональном регулировании полового соотношения как аборигенной ихтиофауны, так и акклиматизантов. Одним из них является тиляпия. В начале эксперимента темп роста молоди тиляпии был замедлен в первом варианте (I) и в контроле; во втором варианте (II), получавшем 10 мг МТ/1кг корма, привыкание к корму произошло довольно в короткие сроки (3-5 дней), что сказалось на увеличении их массы тела (табл. 3). При использовании гормональной диеты, у тиляпии во втором (II) и третьем (III) вариантах опыта отмечался статистически достоверный (р < 0,05) ускоренный рост, что может свидетельствовать о возможном положительном воздействии гормонального препарата на её линейно-соматические характеристики. Выживание в течение всего периода эксперимента во всех его вариантах существенно не отличались от контроля. Таблица 3 Выживаемость и темп роста тиляпии в период экспериментального кормления рыб МТ
В результате проведённых опытов выявлено характерное влияние МТ на половую детерминацию рыб. В III варианте, количество самцов достигало 97%, против 31% в контроле (табл. 4). Таблица 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных... Рыб – объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов |  | 2 Пищеварение, пищевые потребности рыб в различных экологических условиях Фонд оценочных средств по дисциплине утвержден на заседании кафедры биотехнологии, зоологии и аквакультуры |
| День четвертый «Оценка состояния преподавания предметов в оу и поиск... Проблема: формы и методы организации урока с точки зрения метапредметного подхода | | Способ оценки усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях Технический результат: повышение достоверности оценки параметров прочностной усталости асфальтобетона при циклических динамических... |
| Рабочая программа дисциплины Целью освоения дисциплины «Надежность мелиоративных систем» является формирование у студентов навыков по оценке состояния природных... | | Рабочая программа дисциплины Целью освоения дисциплины «Управление качеством окружающей среды» является формирование у студентов навыков по оценке состояния природных... |
| Оценка экологического состояния озер р-на о. Великого В последнее десятилетия при определении экологического состояния водоемов все больше внимание уделяют биологическим методам. Животный... | | Кто такие рыбы? Цели деятельности учителя: познакомить с общими признаками и разнообразием рыб; учить описывать рыб по плану, приводить примеры речных... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: Продолжить работу по знакомству с многообразием рыб, их приспособленностях к жизни в различных условиях водной среды; формировать... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине Биологические основы аквакультуры... Данный курс тесно связан с такими дисциплинами специализации как «Зоология» и «Филогения и систематика» и предполагает знание слушателями... |
| Оценка пестицидной интоксикации некоторых рыб и амфибий в период раннего онтогенеза Защита состоится 15 декабря 2006 г в 16. 30 на заседании диссертационного совета к 212. 208. 07 при Ростовском государственном университете... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Оценка состояния путей эвакуации, пожарной сигнализации, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре |
| «Основы построения и устройства зрк» Понятие радиолокации включает в себя процесс обнаружения и определения местоположения различных объектов в пространстве с использованием... | | Рабочая программа дисциплины б9 «Искуственное воспроизводство рыб» Цель дисциплины состоит в том, чтобы заложить профессиональные знания и навыки по биотехнике искусственного воспроизводства ценных... |
| 1. Понятия, цели и принципы оценки бизнеса По мере развития рыночных отношений потребность в оценке стоимости объектов собственности существенно возрастает. При этом может... | | Класс Хрящевые рыбы. Отряды: Акулы, Скаты, Химерообразные Задачи:... Сегодня мы продолжаем знакомство с представителями класса рыб, их особенностями, многообразием и значением. Сначала вспомним характерные... |
