Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Антигенная дифференциация популяций севрюги (Acipenser stellatus Pallas, 1771) Каспийского моря

ВАК РФ 03.02.06, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Антигенная дифференциация популяций севрюги (Acipenser stellatus Pallas, 1771) Каспийского моря"

На правах рукописи

БОРИСОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

АНТИГЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОПУЛЯЦИЙ СЕВРЮГИ (ACIPENSER STELLA TUS PALLAS, 1771) КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Специальности: 03.02.06 - ихтиология,

03.02.08 - экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ 1 9 ФЬ8 2015

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Аетрахань - 2015

005559351

005559351

Работа выполнена на кафедре гидробиологии и общей экологии ФГБОУ ВПО

Ведущая организация: ФГБУН Южный научный центр Российской

академии наук (ЮНЦ РАН)

Защита состоится 8 апреля 2015 г, в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 307.001.05 при ФГБОУ ВПО «Астраханском государственном техническом университете» по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, г.к., ауд. 313.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного технического университета и на сайте ЬмЬ:/Лулу\у.а5Ш.о^ Автореферат разослан 6 февраля 2015 г.

«Астраханский государственный технический университет» Федерального агентства по рыболовству

Научный руководитель: Гераскнн Петр Петрович -

доктор биологических наук

Официальные оппоненты: Лозовская Марина Вячеславовна -

доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой зоологии и аквакультуры ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Лепилпна Ирина Николаевна -

кандидат биологических наук, заведующая лабораторией осетровых рыб ФГУП «Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства»

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время организация эффективно действующего осетрового хозяйства невозможна без четкого представления о внутривидовой структуре каждого вида осетровых рыб, которая формируется на основе экосистемных механизмов, а также определения популя-ционлой принадлежности отдельных особей в нагульный период. Это важно, как с практической точки зрения, для эффективного воспроизводства осетровых рыб на рыбоводных заводах, так как смешение разных популяций рыб сопровождается нарушением их генофонда, приводит к аномалиям в развитии половых желез, снижению количества и качества выращиваемой молоди на рыбоводных заводах, дезорганизации хоминга. С теоретических позиций важность внутривидовой дифференциации осетровых рыб и индивидуальной их идентификации диктуется необходимостью изучения особенностей пространственного распределения популяций и организации их демографической структуры в изменяющихся экологических условиях Каспийского моря. Особого внимания с этих позиций заслуживает каспийская севрюга.

Севрюга (Acipenser stellatus Pallas, 1771) до недавнего времени была многочисленным видом в фауне Каспийского моря и имела существенное значение в промысле. Катастрофичное уменьшение количества севрюги, объясняется наличием многочисленных гидротехнических сооружений, снижением пополнения от естественного и заводского воспроизводства, а также непомерным выловом [Распопов, Кобзева, 2007; Ходоревская, Рубан, Павлов, 2007]. Примерно 50% молоди в море составляют особи, выпущенные с рыбоводных заводов [Иванов, Мажник, 1997; Ходоревская, Довгопол, Журавлева, 2000; Ходоревская и др., 2012]. Поэтому мероприятия по поддержанию численности севрюги в море должны учитывать сохранение её устойчивости, и, следовательно, диктуют необходимость знаний о сформировавшейся в процессе эволюции популяционной структуре вида, а также методов определения популяционной принадлежности [Алтухов, 1995, 1989, 2003; Динамика популяционных генофондов ..., 2004; Зи-ничев и др., 2012].

Степень разработанности темы исследования. Внутривидовая структура севрюги до сих пор остается предметом дискуссий. Основываясь на меристи-ческих, экологических и поведенческих признаках, одни авторы [Державин, 1922] считают, что севрюга, живущая в Каспийском море, представлена единой формой. Другие авторы [Берг, 1948; Абдурахманов, 1962] полагали, что севрюга в северной части Каспийского моря представлена типичной формой Acipenser stellatus, а в южной части - самостоятельным племенем Acipenser stellatus stellattis natío cyrensis. Третьи авторы [Борзенко, 1932] сначала высказывали предположение о том, что в Каспийском море существуют две самостоятельные формы севрюги - северная, нерестящаяся в реках Волге и Урале, и южная, идущая на нерест в реку Куру. Затем они высказывали мнение, что между указанными формами нет реальных различий [Борзенко, 1942]. Однако позднее опять приходили к выводу о том, что севрюга, нерестящаяся в Куре, является самостоятельной формой [Борзенко, 1961, 1964]. Интерес к изучению севрюги вызван также дискуссией о структуре семейства Acipenseridae [Гераскин, 1977; Лукьяненко, 1979; Васильев, 1999; Артюхин, 2008; Шишкин, Павлов, 2012].

Целью работы было исследование пространственного распределения популяций и демографической структуры севрюги в Северном и западной части Среднего Каспия (зоне ответственности Российской Федерации) на основе антигенной дифференциации сывороточных белков и выявления специфичных маркеров, позволяющих идентифицировать севрюг, нерестящихся в Волге, Урале и Куре, а также её экологические (сезонные) расы.

В рамках поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Определить антигенный состав сывороточных белков различных популяций севрюги, обитающей в Каспийском море.

2. Выявить антигенные маркеры, специфичные для популяций куринской, волжской и уральской севрюги, а также её экологических рас.

3. Исследовать особенности распределения популяций куринской, уральской и волжской севрюги зимой в Северном и западной части Среднего Каспия в современных экологических условиях.

4. Изучить демографическую структуру волжской популяции севрюги.

Научная новизна работы. С помощью иммунохимических методов впервые проведен сравнительный анализ антигенов сывороточных белков волжской, уральской и куринской севрюги, а также её экологических рас (яровой и озимой). Выявлена многокомпонентность и сложность антигенного состава белков сыворотки крови севрюги. Установлено принципиальное сходство сывороточных антигенов севрюги и других видов осетровых рыб. Впервые у волжской севрюги выявлены молекулярные маркеры - два специфичных антигена (в зоне Pi-глобулинов), отсутствующих у севрюги куринской. У куринской севрюги впервые выявлены два специфичных антигена (в зоне (^-глобулинов), которые отсутствуют у уральской севрюги. Впервые у яровой расы волжской севрюги обнаружен один антиген (в зоне сь-глобулинов), отсутствующий у озимой севрюги. Впервые доказана иммунохимическая идентичность антигена специфичного для яровой расы у волжской, уральской и куринской севрюги. Подтверждено существование в сыворотке крови волжской севрюги одного антигена (в зоне а2-глобулинов), отсутствующего в сыворотке уральской севрюги. Установлено существование у волжской севрюги репродуктивно самостоятельного локального стада, обитающего в Северном и западной части Среднего Каспия.

Практическая значимость работы. Выявленные у севрюги специфичные антигены являются хорошими молекулярными маркерами, позволяющими устанавливать идентичность рыб различных популяций и рас. Результаты работы могут служить основой оптимизации формирования маточных стад для искусственного воспроизводства севрюги на основе популяционного принципа, который заключается в переходе на воспроизводство локального стада волжской севрюги, обитающего в Северном и западной части Среднего Каспия.

Методология и методы исследования. Работа выполнена на севрюге, обитающей в Каспийском море, с применением комплекса методов исследований включающего в себя морфометрические, гидрологические, иммунохимиче-ские методы: иммунопрецитипация и иммуноэлектрофорез. Использовались информационные GIS - технологии построения распределения концентраций различных популяций севрюги на акватории моря. Методологической базой диссертационной работы являются исследования таких ученых как Ю.П. Алтухов

[2003, 2004], Б .Б. Каратаева [1977], Д.М. Никулина [1991], В.И. Лукьяненко, Б.Б.

Каратаева, И.Н. Камшилин [1988], М.Ф. Субботкин [1991] и др. Основные результаты отображены в таблицах и рисунках, представлены микрофотографии

специфических комплексов антиген-антитело. Количественные данные обработаны вариационно-статистическими методами.

Положения, выносимые на защиту:

1. Иммуноэлектрофоретическое исследование белков сыворотки крови у волжской, куринской и уральской популяций севрюги выявило в их антигенном составе от 22 до 25 компонентов, у экологических рас севрюги выявляется 20-21 компонент. Это свидетельствует о высокой гетерогенности их сывороточных белков, которая сопоставима с антигенными спектрами у других видов осетровых рыб.

2. В сыворотке крови волжской севрюги обнаружен один специфичный антиген, отсутствующий у уральской севрюги и два специфичных антигена, которых нет у куринской севрюги. У куринской севрюги выявлены два антигена, отсутствующие в сыворотке уральской севрюга. У яровой расы волжской севрюги обнаружен один антиген, которой отсутствует у рыб озимой расы.

3. Выявленный нами у яровой волжской севрюги специфичный антиген, имеется также у яровых особей уральской и куринской севрюги, что свидетельствует об иммуногенетической идентичности экологических рас у волжской, уральской и куринской популяций.

4. Установлено существование у каспийской севрюги локального стада, обитающего в Северном и западной части Среднего Каспия. В котором при доминировании особей волжской севрюги, имеются особи куринской и уральской популяций. Стадо волжской севрюги, круглогодично обитающее в Северном и западной части Среднего Каспия (зоне ответственности РФ), является репродуктивно самостоятельным, поскольку состоит примерно в равной пропорции, как из самцов, так и самок, имеющих различные размеры, массу тела и половые железы на разных стадиях зрелости.

5. Распределение волжской севрюги в Каспийском море связано с различными факторами среды. В зимний период она концентрируется на участках с по-

ниженными соленостью и прозрачностью. Зимой волжская севрюга избегает относительно холодных участков.

Степень достоверности и апробация результатов. Все результаты данной работы получены лично автором. Степень достоверности определяется достаточным объемом собранного материала, применением методов соответствующих поставленным задачам, а также использованием общепринятых методов статистической обработки данных. Описание собственных исследований, анализ, осмысление результатов выполнены автором самостоятельно.

Результаты исследований были представлены, обсуждены и получили положительную оценку на национальных и международных конференциях: 52-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2008); rv международной научно-практической конференции «Человек и животные» (Астрахань, 2008); международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения B.C. Кирпичникова «Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб» (Санкт-Петербург, 2008); VIII всероссийской конференции «Нейроэндокринология-2010» (Санкт-Петербург-2010); III международной научно-практической конференции «Наука и современность-2010» (Новосибирск, 2010); международной научной конференции и международной школы для молодых ученых «Проблемы экологии» (Иркутск, 2010); всероссийской молодежной конференции «Вклад молодых ученых в рыбохозяйственную науку России» (Санкт-Петербург, 2010); 54-й международной отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2010); 55-й всероссийской научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2011); международной научно-практической конференции «Сохранение биологических ресурсов Каспия» (Астрахань, 2014).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 научных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 9 статей в изданиях, не

вошедших в список ВАК, 11 публикаций в материалах национальных и международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, практических рекомендаций, выводов и списка литературы. Работа изложена на 151 странице текста, содержит 16 таблиц и 17 рисунков. Список цитируемой литературы включает 285 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Систематика и биологические особенности севрюги На основании сведений из литературных источников дан исторический очерк определения таксономического статуса и современная классификация севрюги. Описаны основные биологические особенности, определяющие высокую экономическую ценность севрюги.

Глава 2. Географическое распространение, биология и экология

популяций севрюги Каспийского моря Приведены данные по географическому распространению. Описаны различные стороны биологии популяций каспийской севрюги. Рассмотрено влияние абиотических факторов среды на распределение популяций в море.

Глава 3. Исследование популяций осетровых рыб методами иммунохимического анализа Описаны основные этапы развития генетико-биохимического подхода к изучению популяций и использования иммунохимических методов для изучения популяциопной организации осетровых рыб. Особое внимание уделено внутривидовой антигенной дифференциации сывороточных белков осетровых рыб, обитающих в бассейне Каспийского моря.

Глава 4. Материал и методы исследований 4.1. Объект исследования, объем собранного и обработанного материала Объектом нашего исследования была севрюга (Acipenser stellatus Pallas, 1771), обитающая в Каспийском море. Работа выполнена на кафедре гидробиологии и общей экологии АГТУ. Обработка материала, по ходатайству АГТУ, осуществлялась в лаборатории физиологии и генетики КаспНИРХа под руководством заведующего, д.б.н. П.П. Гераскина. Сбор проб сывороток крови прово-

дился в морской и речной периоды жизни севрюги. В 2007-2009 годах (с апреля по октябрь) от особей, отловленных в дельте Волги (таблица 1), в устье Урала, а также в Северном и Среднем Каспии (январь - февраль).

Таблица 1 - Места сбора, объем собранного и обработанного материала

Водоем

р. Волга

Район сбора

тони «9-я и 10-я огневки»

Количество индивидуальных сывороток

126

р. Урал

р. Кура

тоня «Нижне-Дамбинская»

87

Каспийское море

Итого

устье реки

22

Северный и западная часть Среднего Каспия

218

453

Использовали замороженные индивидуальные пробы сыворотки крови севрюги, выловленной в р. Куре, из коллекции лаборатории физиологии и генетики рыб КаспНИРХа, предоставленные П.П. Гераскиным. Взятие крови для анализа чаще всего производили прижизненно пункцией хвостовой вены. У всех рыб определяли длину и массу тела, пол и стадию зрелости половых желез. Определение пола и стадии зрелости гонад севрюги проводили двумя методами: прижизненно, методом биопсии или после умерщвления и вскрытия рыбы.

Математическую обработку материала проводили с использованием вариационно-статистических методов [Плохинский, 1970] и компьютерной программы MS Excel 2003. Используя пакет прикладных программ ГИС Arc View, версии 3.1 в контексте проекта «Каспийское море» нами были построены карты распределения севрюги на акватории Северного и западной части Среднего Каспия, зимой (январь-февраль) 1981 г по материалам лаборатории физиологии и биохимии ЦНИОРХа. Зимой 1992 и 2005 гг, по материалам лаборатории физиологии и генетики КаспНИРХа. Построены карты распределения различных популяций севрюги зимой 2007-2009 гг в Северном и западной части Среднего Каспия.

4.2. Методика иммунизации кроликов и получения антисывсроток узкой

специфичности

Для иммунизации кроликов, содержавшихся в виварии лаборатории, из индивидуальных сывороток готовили сборные сыворотки, используя самцов независимо от стадии зрелости и самок на I и II стадиях зрелости. Иммунизацию

проводили по разработанной нами схеме, позволившей получить антисыворотки с высокими разрешающими способностями. Основной цикл состоял из серии четырех подкожных инъекций в брюшную область животного с 10-12 дневными интервалами. Вводили возрастающие дозы эмульсии сыворотки с адъювантом Фрейнда в соотношении 1:1, начиная с 1 мл и доводя до 3 мл на каждое животное. Первые две инъекции выполняли с полным адъювантом, а последующие — с неполным. На каждую популяцию иммунизировали не менее четырех кроликов.

В работе использовали пять типов антисывороток: 1) антисыворотка против сывороточных белков севрюги, отловленной в р. Волге; 2) антисыворотка против сывороточных белков севрюги, отловленной в р. Урале; 3) антисыворотка против сывороточных белков севрюги, отловленной в р. Куре; 4) антисыворотка, полученная против сывороточных белков яровой севрюги, отловленной в р. Волге; 5) антисыворотка против сывороточных белков озимой севрюги из р. Волги. Для выявления специфических антигенов проводили абсорбцию поливалентных иммунных сывороток.

4.3. Реакция двойной иммунодиффузии Реакцию двойной иммунодиффузии ставили в 1% растворе агара фирмы «Дифко» (США), приготовленном на физиологическом растворе, руководствуясь рекомендациями по микрометоду. Расшифровку реакции осуществляли в соответствии с общепринятой схемой [Зильбер, Абелев, 1962; Гусев, 1968; Иммунологические методы, 1979; Никулина, 1991].

4.4. Иммуноэлектрофоретический анализ Иммуноэлектрофорез проводили на предметных стеклах. Использовали 1% агар «Дифко», приготовленный на веронал-мединаловом буфере или 1% гель агарозы «Н» на трис-барбитуратном буфере. Электрофорез проводили в модифицированной камере прибора ПЭФ-3, снабженной охлаждающей плитой. Продолжительность электрофореза при напряжении 10 В/см составляла в зависимости от условий опытов около 45 или 75 мин. При расшифровке результатов реакций учитывали число полос преципитации, их форму, интенсивность и локализацию [Грабар, Буртэн, 1963; Зильбер, Абелев, 1962; Иммунологические методы, 1979; Каратаева, 1977; Никулина, 1991, Субботкин, 1991].

Глава 5. Внутривидовая антигенная дифференциация сывороточных белков севрюги, нерестящейся в реках Куре, Урале и Волге 5.1. Антигенные различия уральской и волжской севрюги

Иммуноэлектрофоретический анализ позволил дифференцировать антигены сывороточных белков волжской и уральской севрюги на 24-25 компонентов (табл. 2). Специфический для волжской севрюги антиген - маркер, представляет

Таблица 2 - Общее число и распределение антигенных компонентов по зонам элекхрофорети-_ ческой подвижности у севрюги, отловленной в Волге и Урале_

Антисыво- Антиге- Общее чис- Зоны электрофоретической подвижности

ротки ны ло компо- А№ п <12- Р.- Р2- у-

нентов

ВС ВС 25 1 г 5 9 6 3 1

ВС УС 24 1 5 8 6 3 1

УС УС 25 1 5 9 6 3 1

УС ВС 25 1 5 9 . 6 3 1

Примечание. - ВС - волжская севрюга; УС - уральская севрюга.

собой а2-глобулин и расположен ближе к траншее с антисывороткой (рис. 1).

Рис. 1. Иммуноэлектрофоретический анализ локализации специфического антигенного компонента волжской севрюги, отсутствующего у уральской севрюги. В траншее — антисыворотка волжской севрюги, абсорбированная белками уральской севрюги. Антигены севрюги: 1 -волжской, 2 - уральской.

5.2. Антигенные различия куринской и волжской севрюги

Постановка реакции двойной иммунодиффузии выявила в антисыворотке

+

Рис. 2. Иммуноэлетрофоретический анализ локализации специфических антигенных компонентов волжской севрюги, отсутствующих у куринской севрюги. В траншее - антисыворотка волжской севрюги, абсорбированная белками куринской севрюги. Антигены севрюги: 1 — волжской, 2 - куринской.

волжской севрюги после её абсорбции сывороточными белками куринской севрюги два антигена. Эти антигены находятся в зоне ргглобулинов (рис. 2). 5.3. Антигенные различия уральской и куринской севрюги

Иммуноэлектрофорез показал, что специфичные для куринской севрюги антигенные компоненты находятся в зоне а2-глобулинов (рис. 3).

©

Рис. 3. Иммуноэлектрофоретический анализ локализации специфических антигенных компонентов куринской севрюги, отсутствующих у уральской севрюги.

В траншее - антисыворотка куринской севрюги, абсорбированная белками уральской севрюги. Антигены севрюги: 1 - куринской, 2 - уральской.

Таким образом, полученные данные свидетельствует об обоснованности выделения популяций севрюги нерестящихся в Волге, Урале и Куре.

Глава 6. Иммунохимическое выявление экологических рас севрюги 6.1. Антигенные различия экологических рас волжской севрюги

Иммуноэлектрофорез позволил дифференцировать антигены сывороточных белков яровой и озимой волжской севрюги на 20-21 компонент. Антисыворотка против сывороточных белков яровой севрюги, абсорбированная белками озимой севрюги, в опытах иммуноэлектрофореза формировала с гомологичным антигеном одну линию преципитации в зоне а2-глобулинов (рис. 4).

Рис. 4. Иммуноэлектрофоретический анализ локализации специфического антигенного компонента в сыворотке яровой севрюги волжской популяции.

В траншее — антисыворотка яровой севрюги, абсорбированная сывороточными белками озимой севрюги той же популяции. Антигены: 1 - яровой севрюги; 2 - озимой севрюги

6.2. Антигенные различия экологических рас уральской севрюги

Постановка реакции двойной иммунодиффузии с антисывороткой против белков яровой расы волжской севрюги абсорбированной белками озимой расы свидетельствует о том, что выявленный нами у яровой волжской севрюги специфический антиген идентичен антигену у яровой уральской севрюги (рис. 5).

Рис. 5. Выявление общего специфического антигена в сыворотке яровой волжской и яровой уральской севрюги. В центре (5) антисыворотка яровой волжской севрюги, абсорбированная сывороточными белками озимой волжской севрюги. Антигены: 1- яровой волжской севрюги, 2- яровой уральской севрюги, 3- озимой волжской севрюги, 4 - озимой уральской севрюги. А - специфический антиген яровой севрюги.

6.3. Антигенные различия экологических рас куринской севрюги

Результаты постановки реакции двойной иммунодиффузии (рис. 6) со специфической антисывороткой против белков яровой расы волжской севрюги, аб-

Рис. 6. Выявление общего специфического антигена в сыворотке яровой волжской и яровой куринской севрюги. В центре (5) антисыворотка яровой волжской севрюги, абсорбированная сывороточными белками озимой волжской севрюги. Антигены: 1 - озимой волжской севрюги, 2 - озимой куринской севрюги, 3 - яровой куринской севрюги, 4 - яровой волжской севрюги, А - специфический антиген яровой севрюги.

сорбированной белками озимой расы, свидетельствуют, что в сыворотке яровой

куринской севрюги и яровой волжской севрюги имеется один и тот же антиген.

Глава 7. Закономерности распределения различных популяций севрюги в морской период жизни Глава 7.1. Распределение различных популяций севрюги в зимний период в Северном и западной части Среднего Каспия

Выявленные нами молекулярные маркеры - антигены сыворотки крови, позволяют исследовать распределение различных популяций севрюги в море. Как показали исследования А.П. Сливки [1974 а, б] зимой в Северном и западной части Среднего Каспия отмечены значительные скопления севрюги, осетра и белуги. Данные зимних траловых съемок 1981-1985, 1992 и 2004 гг подтвердили существование зимой скоплений севрюги в Северном и западной части Среднего Каспия [Красиков, 1986; Красиков, Федин, 1996; Крючков, 1986; Паль-гуй, 1986; Романов и др., 2005].

Анализ данных вышеперечисленных авторов, а также материалов лаборатории физиологии и биохимии ЦНИОРХа, лаборатории физиологии и генетики КаспНИРХа, предоставленных П.П. Гераскиным, и использованных при построении карт распределения севрюги зимой на акватории Северного и западной части Среднего Каспия, показал, что в 1981 г севрюга нагуливалась на акватории от Апшеронского п-ова до о-ва Тюлений, банок Тбилиси, Средней Жемчужной, Кулалинской, Большой Жемчужной (рис. 7 а). В 1992 г зона нагула севрюги значительно сократилась. Южная граница зимнего обитания севрюги находилась на траверзе г. Избербаш. По-прежнему севрюга встречалась в уловах в районах о-ва Тюлений, банок Тбилиси, Сигнал, Средней Жемчужной и Большой Жемчужной (рис. 7 б). Зимой 2005 г ареал севрюги ещё более сократился. Южная граница зимнего обитания севрюги начиналась от устья р. Сулак (рис. 7 в).

Таким образом, у каспийской севрюги существует локальное стадо, обитающее в Северном и западной части Среднего Каспия.

Результаты исследований популяционной принадлежности особей, составляющих стадо, показали, что в 2007-2009 гг на акватории Северного и западной части Среднего Каспия обитали популяции волжской, уральской и куринской севрюги. Построенные карты распределения свидетельствуют, что небольшая изолированная группировка куринской севрюги зафиксирована у побережья Да-

Рис. 7. Распределение севрюги в Северном и западной части Среднего Каспия зимой: а - в 1981 г, по материалам лаборатории физиологии и биохимии ЦНИОРХа; б - в 1992 г; и в — в 2005 г, — по материалам лаборатории физиологии и генетики КаспНИРХа; г — куринской севрюги в 2007-2009 гт.

Рис. 8. Распределение зимой 2007-2009 гг в Северном и западной части Среднего Каспия: а - волжской севрюги; 6 - уральской севрюги.

гестана на акватории между пос. Дивичи и Хачмас (рис. 7 г). На обширной акватории от м. Турали до о-ва Тюлений, банок Средняя Жемчужная, Кулалинская и Большая Жемчужная совместно обитают особи волжской и уральской популяций (рис. 8 а, б).

Доля уральской севрюги в 2008 г составила 18%, в 2009 г она выросла до 31%. В стаде волжской севрюга преобладают особи яровой расы. В 2007 г доля яровой севрюги находилась на уровне примерно 78%. В 2009 г она увеличилась до 81%.

7.2. Размеры и масса тела, соотношение полов и стадий зрелости половых желез волжской севрюги

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что соотношение полов в стаде фактически составляет 1:1 (табл. 3). В зимний период основная масса рыб имела незрелые гонады. Доля рыб с гонадами на стадиях зрелости I, 1-Й и II у самцов составила примерно 70,6%. Самцов с созревающими гонадами

на стадии зрелости II-III оказалось 17,6%, а на III стадии зрелости - 11,8%. Среди самок особей с незрелыми гонадами было больше - 84,6%. Однако и у самок

Таблица 3 - Процентное соотношение полов и стадий зрелости половых желез у волжской севрюга в Северном и западной части Среднего Каспия по данным 2007-2009 гг.__

Пол Половое соотношение Стадии зрелости половых желез

I I—II И II-III III

Самцы 50,1 5,9 17,6 47,1 17,6 11,8

Самки 49,1 11,5 19,2 53,9 7,7 7,7

имелись особи с созревающими гонадами. Примерно 7,7% самок были с гонадами на II-III стадии зрелости и столько же самок имели гонады на III стадии зрелости. Стадо волжской севрюги состояло из рыб разного размера. Абсолютная длина самцов волжской севрюги в море варьировала в широких пределах - от 61,0 до 130,0 см. Средняя абсолютная длина самцов составила 109,0 см. Промысловая длина тела самцов волжской севрюги колебалась в пределах от 50,0 до 113,0 см. Средняя промысловая длина тела самцов составила 94,8 см. В широких пределах варьировала абсолютная длина у самок волжской севрюги в море - от 76,0 до 146,0 см. Средняя абсолютная длина самок составила 112,7 см. У самок промысловая длина тела изменялась в пределах от 59,0 до 129,0 см, составив в среднем 96,9 см. Масса тела самцов варьировала от 0,9 до 7,0 кг. Средняя масса тела у самцов составила 4,1 кг. В море у выловленных самок волжской севрюги минимальная масса тела была 1,1 кг. Максимальная масса тела у самок равна 8,3 кг. В среднем масса тела у самок составила 4,3 кг.

Таким образом, локальное стадо волжской севрюги, обитающее в Северном и западной части Среднего Каспия, является репродуктивно самостоятельным, поскольку состоит примерно в равной пропорции, как из самцов, так и самок, имеющих различные размеры и массу тела. Стадо состоит как из впервые созревающих особей, так и из повторно созревающих производителей. 7.3. Влияние основных абиотических факторов па распределение волжской

севрюги

На распределение севрюги в море, а также на интенсивность и сроки миграции производителей оказывают влияние такие абиотические факторы как температура, соленость и мутность воды, величина паводка [Державин, 1922;

Борзенко, 1942; Берг, 1948; Гербильский, 1957, 1965; Пискунов, 1965; Коробоч-кина, 1970; Ходоревская и др., 2007; Зыкова, Коноплева, 2012; Сафаралиев, 2012]. Зимой 2007-2009 гг в Северном и западной части Среднего Каспия волжская севрюга концентрировалась на глубинах от 2,9 до 30,5 м. В среднем глубина на станциях поимки севрюги составила 6,7 м. Волжская севрюга обитала в диапазоне температур воды у дна от 0,7 до 2,8° С. Средняя температура воды составила 1,2° С. Соленость воды у дна в районах обитания волжской севрюги колебалась от 2,7 до 10,0%о. Средний показатель солености воды в районах обитания севрюги составил 4,8%о. Прозрачность воды изменялась в диапазоне от 0,9 до 2,0 м, составив в среднем 1,3 м.

Таким образом, уловы севрюги в зимний период выше в районах с пониженными соленостью и прозрачностью, а также с относительно небольшой глубиной. Зимой волжская севрюга избегает холодных участков.

Глава 8. Использование популяционного принципа при искусственном воспроизводстве севрюги

Приоритетное значение популяционного подхода в экологии обусловлено признанием популяции формой существования вида [Яблоков, 1987; Популяци-онная генетика ..., 1991; Алтухов, 2003; Динамика популяционных генофондов ..., 2004]. Анализ нормативно-правовой базы по воспроизводству севрюги показал, что структура её популяций не учитывается при проведении этих мероприятий. С целью привнесения популяционного принципа в воспроизводство севрюги, рекомендуется популяционно-генетический мониторинг сделать обязательным этапом работ по её воспроизводству, охране и эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявленные у севрюги специфические антигены являются хорошими молекулярными маркерами, которые позволяют идентифицировать рыб различных популяций методами иммунохимического анализа. Проведенное исследование позволило установить, что у севрюги, обитающей в бассейне Каспийского моря, существует стадо, его ареал ограничен Северным и западной частью Среднего Каспия. В котором при доминировании особей волжской севрюги, имеются особи куринской и уральской популяций. Стадо волжской севрюги, круглогодично

обитающее в Северном и западной части Среднего Каспия (зоне ответственности РФ), является репродуктивно самостоятельным, поскольку состоит примерно в равной пропорции, как из самцов, так и самок, имеющих различные размеры, массу тела и половые железы на разных стадиях зрелости.

ВЫВОДЫ

1. Иммунохимический анализ антигенного состава белков сыворотки крови выявил в сыворотке волжской севрюги один специфический антиген (в зоне электрофоретической подвижности сь-глобулинов), который отсутствует у уральской севрюги и два специфичных антигена (в зоне подвижности (3|-глобулинов), отсутствующие у куринской севрюги. Анализ антигенного состава сыворотки крови куринской севрюги выявил у неё два антигена (в зоне аг-глобулинов), которые отсутствуют в сыворотке уральской севрюги. В сыворотке крови уральской севрюги не выявлено специфичных антигенов, которые отсутствовали бы у волжской и куринской севрюги. Полученные данные свидетельствуют о том, что популяции севрюги, нерестящиеся в Волге, Урале и Куре, являются генетически и репродуктивно самостоятельными.

2. У рыб яровой расы волжской севрюги обнаружен один антиген, расположенный в зоне электрофоретической подвижности а2-глобулинов, который отсутствует у рыб озимой расы. Сравнительное иммунохимическое исследование позволило установить, что выявленный у яровой расы волжской севрюги специфичный антиген обнаруживается также у рыб яровой расы уральской и куринской севрюги и отсутствует у рыб озимой расы. Полученные данные свидетельствуют о генетической специфичности и репродуктивной самостоятельности экологических рас каспийской севрюги.

3. Выявленные у севрюги специфичные антигены являются хорошими молекулярными маркерами, с помощью которых можно идентифицировать рыб различных популяций. Специфичные антигены выявляются у самцов и самок, различных размеров и массы тела, имеющих половые железы на разных стадиях зрелости и обнаруживаются как в речной, так и в морской периоды жизни. Выявленные специфичные антигены дают возможность идентифицировать севрюг нерестящихся в Волге, Урале и Куре, а также экологические

(сезонные) расы севрюги методами иммунохимического анализа в морской период жизни.

4. Установлено существование у каспийской севрюги локального стада, обитающего в Северном и западной части Среднего Каспия. Изучение с помощью выявленных нами антигенов-маркеров, популяционной принадлежности рыб, составляющих стадо, показало, что оно состоит из особей курин-ской, волжской и уральской популяций. Основную массу волжской севрюги составляли особи яровой расы.

5. Стадо волжской севрюги, обитающее в Северном и западной части Среднего Каспия (зона ответственности РФ), является репродуктивно самостоятельным, поскольку состоит примерно в равной пропорции, как из самцов, так и самок, имеющих различные размеры, массу тела и половые железы на разных стадиях зрелости. У самок промысловая длина в период исследований в среднем составила 97,0 см. Масса тела - 4,3 кг. Промысловая длина у самцов составила в среднем 95,0 см. Масса тела у самцов в среднем составила 4,1 кг. У самцов доля рыб с созревающими гонадами на стадии зрелости II-III оказалась равной 17,6%, а на III стадии зрелости - 11,8%. Примерно 7,7% самок имели гонады на II-III стадии зрелости и столько же самок имели гонады на III стадии зрелости.

6. Распределение волжской севрюги в море связано с различными абиотическими факторами среды. Зимой 2007-2009 гг в Северном и западной части Среднего Каспия волжская севрюга предпочитала концентрироваться в районах с пониженными соленостью и прозрачностью. Севрюга избегает участков с относительно холодной водой.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Полученные результаты позволяют предложить новый в области прикладной экологии популяций принцип искусственного воспроизводства севрюги на волжских рыбоводных заводах. Суть его заключается в том, чтобы работу рыбоводных заводов направить на воспроизводство локального стада волжской севрюги, обитающего на акватории Северного и западной части Среднего Каспия. Производителей волжской севрюги для формирования или пополнения маточ-

ных стад следует заготавливать осенью в предзимовальный период и ранней

весной в Северном Каспии в районах зимовки особей локального стада.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Переварюха Т.Ю., Гераскин П.П., Переварюха Ю.Н., Мельник И.В. Краткая история формирования, современное состояние и предложения по сохранению биоразнообразия осетровых рыб Каспийского бассейна // Естественные науки. - 2010. - № 2 (31). - С. 5866.

2. Переварюха Т.Ю. Антигенный состав сывороточных белков уральской и куринской популяций севрюги Ааретег з1е!Шт (АаремегИогтез, Ас1репзеп(1ае) // Естественные науки.-2010.-№2(31).-С. 130-135.

3. Переварюха Т.Ю., Гераскин П.П., Переварюха Ю.Н., Мельник И.В. Экологические расы севрюги по данным иммунохимического анализа антигенного состава их сывороточных белков //Естественные науки. -2010. 3 (32).-С. 134-141.

4. Переварюха Ю.Н., Гераскин П.П., Переварюха Т.Ю. Сравнительный иммунохимический анализ внутривидовых особенностей сывороточных белков севрюга Ааретег з1е!1апа (АЫрепзепйшпез, АЫреп$епс1ае) // Вопросы ихтиологии. - 2011. - Т. 51. - № 3. - С. 405410.

5. Переварюха Т.Ю. Иммунохимические особенности антигенного состава сывороточных белков волжской и куринской популяций севрюги II Вестник Астраханского государственного технического университета: серия рыбное хозяйство. - 2011. - № 2. - С. 99-104.

Статьи в изданиях, не включенных в список рекомендованных ВАК РФ

6. Переварюха Т.Ю. Современное состояние и некоторые вопросы восстановления биоразнообразия осетровых рыб // Вестник Астраханского государственного технического университета: серия рыбное хозяйство. - 2008. - № 3 (44). - С. 33-38.

7. Переварюха Т.Ю., Мельник И.И., Переварюха Ю.Н. Популяционная структура и некоторые вопросы восстановления биоразнообразия севрюги и белуги Каспийского моря // Наука: Поиск-2008: сборник научных статей: в 2 т.; Астраханский государственный технический университет. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. - Т. 1. - С. 49-52.

8. Переварюха Т.Ю. Некоторые правовые и биологические аспекты сохранения биоразнообразия при искусственном воспроизводстве рыб (на примере осетровых) // Вестник Астраханского государственного технического университета: серия рыбное хозяйство. - 2010. -№1.-С. 107-114.

9. Переварюха Т.Ю. Иммунохимический анализ сывороточных белков сезонных рас севрюги // Вестник Астраханского государственного технического университета: серия рыбное хозяйство. - 2010.-№ 1,-С. 126-132.

10. Переварюха Ю.Н., Гераскин ПЛ., Мельник И.В., Переварюха Т.Ю. Некоторые закономерности проникновения принципов популяционного мышления в нормативно-правовую базу охраны природы и сохранение биологического разнообразия при искусственном воспроизводстве осетровых рыб // Вестник Астраханского государственного технического университета: серия рыбное хозяйство. -2010. -№ 2. - С. 74-79.

11. Переварюха Т.Ю., Мельник И.В. Основные направления сохранения разнообразия осетровых рыб Каспийского моря // Biodiversity of the Caspian Sea and its Coastal Ecosystem; Association of Universities of Pre-Caspian States. - Makhachkala. -2010. -j4° 2.-P. 99-103.

12. Perevaryukha Yu.N., Geraskin P.P., Perevaryukha T.Yu. Comparative Immunochemical Analysis of Intraspecies Distinctions of Serum Proteins of Starred Sturgeon Acipenser stellatus (Acipenseriformes, Acipenseridae) from the Caspian Basin // Journal of Ichthyology. — 2011. — Vol. 51.-No. 5.-P. 392-397.

13. Переварюха Ю.Н., Гераскин П.П., Переварюха Т.Ю. Современное состояние и проблемы сохранения генетического разнообразия каспийских популяций севрюги {Acipenser stellatus Pallas, 1771), белуги (Huso huso Linnaeus, ¡768) и осетров (Acipenser que/denstaedtii Brandt, 1833; Acipenser pérsicas Borodin, 1897) // Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб: материалы междунар. конф., посвященной памяти проф., д-ра биол. наук B.C. Кирпичникова [Электронный ресурс]; науч. ред. д-р биол. наук, проф. Л.А. Животовский. - Электрон, текстовые дан. - СПб: Изд-во ФГБНУ «ГосНН-ОРХ». - 2013. - С. 293-301. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

14. Переварюха Т.Ю., Мельник И.В., Гераскин П.П., Переварюха Ю.Н. Сравнительные им-муногенетические исследования проявления внутривидовой биологической разнокачественное™ у волжской популяции каспийской севрюги {Acipenser stellatus Pallas, 1771) II Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб: материалы междунар. конф., посвященной памяти проф., д-ра биол. наук B.C. Кирпичникова [Электронный ресурс]; науч. ред. д-р биол. наук, проф. Л.А. Животовский. - Электрон, текстовые дан. - СПб: Изд-во ФГБНУ «ГосНИОРХ». - 2013. - С. 302-309. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

Материалы докладов национальных и международных научных конференций

15. Переварюха Ю.Н., Гераскин П.П., Переварюха Т.Ю., Мельник И.В. Проблемы сохранения биоразнообразия осетровых рыб Каспийского моря, предложения по его восстановлению и устойчивому использованию // Человек и животные: материалы IV международной

научно-практической конференции. - Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2008. -С. 170-178.

16. Переварюха Т.Ю., Мельник И.В., Гераскин П.П., Переварюха Ю.Н. Сравнительные им-муногенетические исследования проявления внутривидовой биологической разнокачественное™ у волжской популяции каспийской севрюга (Acipenser slellatus Pallas, 1771) // Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб: тезисы докладов международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения B.C. Кирпич-никова. - Санкт-Петербург: Изд-во ГосНИОРХ, 2008. - С. 109-110.

17. Переварюха Ю.Н., Гераскин П.П., Переварюха Т.Ю. Современное состояние и проблемы сохранения генетического разнообразия каспийских популяций севрюги (Acipenser stellatus Pallas, 1771), белуги (Huso huso Linnaeus, 1768) и осетра (Acipenser gueldenstaedtii Brandt, 1833) // Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб: тезисы докладов международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения B.C. Кирпичникова. - Санкт-Петербург Изд-во ГосНИОРХ, 2008. - С. 110-111.

18. Мельник И.В., Переварюха Т.Ю. Использование геоинформационной системы (ГИС) при изучении миграционных особенностей осетровых рыб Северного Каспия // 52-я научная конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета [Электронный ресурс]: тезисы докладов. - Электрон, текстовые дан. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. - С. 31-32. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). -№ госрегистрации 0320802636.

19. Переварюха Ю.Н., Гераскин П.П., Переварюха Т.Ю. Биологическое разнообразие осетровых рыб в связи с гормональной регуляцией их репродуктивной функции // Нейроэндок-ринология-2010: тезисы докладов VIII всероссийской конференции, посвященной 85-летию А.Л. Поленова. - Санкт-Петербург: Аграф, 2010.-С. 116-117.

20. Переварюха Т.Ю. Некоторые предложения по сохранению биологического разнообразия осетровых рыб, обитающих в бассейне Каспийского моря // Наука и современность-2010: сборник материалов Ш международной научно-практической конференции; в 3-х частях. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. - Ч. 1. - С. 17-22.

21. Переварюха Т.Ю. Современное состояние и проблемы сохранения биологического разнообразия каспийских популяций осетровых рыб // Проблемы экологии: чтения памяти М.М. Кожова: тезисы докладов международной научной конференции и международной школы для молодых ученых. - Иркутск: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2010. - С. 228.

22. Переварюха Т.Ю. Когерентность правовых и биологических принципов при искусственном воспроизводстве осетровых рыб // Вклад молодых ученых в рыбохозяйственную науку России: тезисы докладов всероссийской молодежной конференции. - Санкт-Петербург: Изд-во ГосНИОРХ, 2010. - С. 142-144.

23. Переварюха Т.Ю. Сравнительные иммуногенетические исследования проявления внутривидовой биологической разнокачественное™ у волжской популяции каспийской севрюги (Acipenser siellatus Pallas, 1771) в связи с теорией биологического прогресса осетровых рыб // Международная отраслевая научная конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященная 80-летию основания Астраханского государственного технического университета «АГТУ» (54 ППС): тез докл. в 2 т.; под общей редакцией проф. Н.Т. Берберовой, проф. A.B. Котельникова. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2010. - Т. 1. - С. 39—41.

24. Переварюха Т.Ю. Ревизия нормативных документов по искусственному воспроизводству осетровых рыб в соответствии с популяционной концепцией вида // Всероссийская научная конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (55 ППС) [Электронный ресурс]: тезисы докладов. -Электрон, текстовые дан. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2011. - С. 46-47. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). -№ госрегистрашш 0321101488.

25. Борисова Т.Ю. Распределение различных популяций севрюги в зимний период в Северном Каспии и западной части Среднего Каспия // Сохранение биологических ресурсов Каспия: материалы и доклады международной научно-практической конференции. Астрахань. 18-19 сент. 2014 г. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2014. - С. 54-59.

Подписано в печать 21.01.15 г. Тираж 100 экз. Заказ № 9 Типография ФГБОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.