Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КОНЦЕПЦИЯ ЭНДОГЕННОЙ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КАРПОВЫХ РЫБ

ВАК РФ 03.00.32, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "КОНЦЕПЦИЯ ЭНДОГЕННОЙ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КАРПОВЫХ РЫБ"

гш

На правах рукописи

Л

и 7

ЗАЛЕПУХИН ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

КОНЦЕПЦИЯ ЭНДОГЕННОЙ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КАРПОВЫХ РЫБ

Специальность: 03.00.32 - «биологические ресурсы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Краснодар - 2007

Работа выполнена в Волгоградском государственном университете

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

B. В. Стрельников

доктор биологических наук

C,П. Воловик

доктор биологических наук И. Г. Корпякова

доктор биологических наук E.H. Пономарева

Ведущая организация; Кубанский государственный университет

Защита состоится « » М _2007 года в 9 часов

на заседании Диссертационного Совета Д. 220.038.09 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, РФ, Краснодарский край, г. Краснодар, улииа Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «

23 » <3 2007 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д. 220.038.09 кандидат биологических наук, доцент

Н.В. Чернышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Проблемы естественного и искусственного воспроизводства тесно связаны с необходимостью сохранения биологического разнообразия на планете, что в настоящее время является одной из глобальных экологических проблем. Концепция устойчивого динамического равновесия биосферы (Яблоков, 1975, РеЙмерс, 1994) показывает, что только те виды животных и растений можно эксплуатировать длительно и успешно, воспроизводству которых человек активно способствует. Истощение биологических ресурсов (в том числе рыбных), вызванное антропогенным вмешательством в природные процессы, требует повышения эффективности использования и пополнения имеющихся запасов. Перелов многих видов океанических промысловых рыб, усиливающееся загрязнение водных объектов, ухудшение условий естественного размножения указывают на необходимость переноса центра внимания на континентальные пресноводные водоемы, ахва-культуру и искусственное воспроизводство.

Современное состояние водных биоресурсов во внутренних водоемах Российской Федерации следует охарактеризовать как напряженное - из-за постоянной угрозы исчезновения отдельных видов и популяций вследствие нерационального промысла и возросшего браконьерства, загрязнения водной среды, снижения эффективности естественного воспроизводства. В современных экологических и экономических условиях рыбные ресурсы оказались наиболее уязвимым и наименее защищенным компонентом биологического разнообразия в Волго-Каспийском бассейне. В сравнении с другими видами промысловые запасы карповых рыб сократились в меньшей степени в силу их высокой адаптационной пластичности и широкого распространения: они составляют до половины видов ихтиокомплекса, до 80% в уловах и свыше 90% продукции аквакультуры.

Надежды на сохранение и пополнение биологических ресурсов пресноводных водоемов России связаны прежде всего с искусственным разведением ценных видов рыб, которое позволяет поддерживать промысловые запасы и наращивать объемы производства товарной продукции аквакультуры в регулируемых условиях. Прогрессивность и важность этого направления неоднократно подчеркивается в отечественных публикациях (Лукъяненко и др., 1934, Никоноров, Витвицкая, 1993, Виноградов, 1994, Иванов, 2000, Мамонтов и др., 2000, и др.). Проблемы охраны, рациональной эксплуатации и расширенного воспроизводства биологических ресурсов трудно решить без фундаментальных научных исследований по выявлению основных закономерностей роста, размножения и смертности в популяциях. На таких знаниях базируются:

- теория формирования биологических ресурсов и эксплуатации промысловых запасов;

интриг» РНпи П" ГС 11 "ГГ"1 ,ов°Д"

- направления перехода ной аквакультуры;

имени К.А. Тимирязева ЦНБ имени НИ. Железнова Фонд науцныЙ литературы

.. N. 9а

- представления о возможностях управления численностью, продуктивностью и воспроизводством рыб в природных и искусственных водных экосистемах, И Др.

Изучению половых циклов и раннего онтогенеза рыб посвящено значительное количество работ отечественных и зарубежных авторов, но известная специализация на том или ином участке исследований приводит к отсутствию комплексного подхода ко многим биологическим явлениям. Исходя из огромного разнообразия экологических условий и адаптивных реакций, в ихтиологии принято говорить о «разнокачественное™» рыб на различных этапах жюненно-го цикла. Это понятие близко по смыслу обшебиологическому термину «суммарная фенотипическая изменчивость», но значительно объёмнее по прикладному значению (ЖукинскиЙ, 1981). Анализ разнокачественности рыб отражает одну из четырех основных концепций, позволяющих понять механизмы формирования очередного поколения (годового класса), численности и структуры популяций в естественных и искусственных водных экосистемах (Дехник и др., 1985). По нашему мнению, роль эндогенной разнокачественности рыб в формировании биологических ресурсов освещена недостаточно, хотя цикл работ, проведенных советскими и российскими исследователями, позволяет говорить о важной рати качества производителей, половых продуктов и молоди в динамике численности популяций. В естественных условиях подобные характеристики определяют качественные показатели пополнения промысловых стад (Никольский, 1974), в искусственных - позволяют придти к научно обоснованным методам совершенствования биотехники разведения и оценки качества производителей. В отечественной литературе пока не создано такой всесторонней сводки по эндогенной разнокачественности, подобной классической работе В.Н. Жукин-ского (1986), в которой была проанализирована роль внешних (экзогенных) факторов в раннем онтогенезе рыб.

Значительный интерес к изучению эндогенной разнокачественности рыб проявился с 1960-х гг. в связи с анализом влияния качественных характеристик производителей на жизнестойкость потомства, динамику численности популяций, продуктивность водных экосистем. Подобные работы активно велись до конца 1980-х гг., но свелись к минимуму с начала 1990-х гг. - в период общего сокращения объемов научных исследований. Это в значительной мере обусловило общую незавершенность в изучении дайной проблемы, особенно в условиях искусственного разведения.

С другой стороны, индустриальные масштабы искусственного воспроизводства многих видов выдвигают в число важнейших прикладных задач современного рыбного хозяйства внедрение научно обоснованных методов формирования и эксплуатации маточных стад, способных обеспечить потребности в высококачественном рыбопосадочном материале для прудовой и пастбищной аквакультуры. В регулируемых условиях хозяйственно ценные признаки рыб (жизнестойкость, темп роста, биопродуктивность) в значительной степени зависят от ген »типических и фенотипических параметров производителей, их половых клеток и получаемого потомства. Внутривидовое разнообразие взрослых особей обуславливает эндогенную разнокачественность по-

томства, отражаясь на результативности искусственного осеменения, жизнеспособности эмбрионов и личинок, размерах и темпе роста мальков и сеголетков (Вериг ин, 1987).

При всей кажущейся изученности различных аспектов оценки качества производителей и потомства в рыбохозяйственной науке до сих пор не проведено комплексного исследования, в котором была бы на единой методической основе проанализирована триада «качество производителей -» качество половых продуктов -» качество молоди». Осуществление подобной работы позволило бы реализовать лолифункциональный принцип оценки качества производителей применительно к карповым рыбам - основным объектам добычи и прудового рыбоводства России. Кроме того, совершенствование технологий искусственного воспроизводства предполагает повышение эффективности работы с половозрелыми рыбами, основывающееся на достижениях биологической науки - в том числе на методах фнзиолого-биохимической индикации репродуктивного потенциала рыб.

С практической точки зрения именно единый и комплексный подход на основе синтеза результатов рыбо водно-биологического и физиолого-биохимического анализа и его математической интерпретации, в рамках дан-нон концепции смог бы внести существенный вклад в совершенствование биотехники искусственного рыборазведения в пресноводных водоемах.

Цель и задачи исследования. Главная цель исследования состояла в разработке основных положений концепции эндогенной разнокачественности применительно к формированию биологических ресурсов, аквакультуре и искусственному воспроизводству карповых рыб на базе комплексного рыбоводно-физиолого-биохимического подхода и биометрического моделирования.

К основным задачам, решаемым для достижения поставленной цели, относятся:

1. Разносторонняя оценка морфологических и селекционных параметров производителей, их репродуктивного потенциала при искусственном разведении в условиях V и VI зон рыбоводства

2. Анализ функционального состояния производителей по физио- лого-биохимическим параметрам крови, в том числе при перезревании и резорбции половых продуктов,

3. Исследование качества половых продуктов (в первую очередь - икры), получаемых с применением экзогенного стимулирования созревания, по биометрическим и биохимическим характеристикам.

4. Анализ основных параметров эмбрионального развития в процессе инкубации и их взаимосвязей с биохимическим составом икры.

5. Изучение жизнестойкости личинок, полученных из разнокачественной икры, и ее связи с биохимическим составом икры.

6. Статистическая и математическая интерпретация зависимостей между рыбоводно-биологическими и физиолого-биохимнческими параметрами производителей, икры и молоди.

7. Сравнительная характеристика производителей, выросших в различных экологических условиях (в прудах и в естественных водоемах) и использованных для искусственного воспроизводства.

Конечной целью такого исследования должна стать разработка комплекса перспективных методов оценки качества производителей, икры и молоди карповых рыб в условиях аквакулътуры как основы для пополнения биологических ресурсов во внутренних водоемах.

Научная новизна. Сформулированы основные положения концепции эндогенной разнокачественности применительно к искусственному воспроизводству карповых рыб, показана ее роль в формировании биологических ресурсов водоемов, место в теории биологического разнообразия и в оценке качества производителей в условиях искусственного разведения, В условиях V и VI зонах рыбоводства проведен комплексный анализ биологической и физиолого-биохимической эндогенной разно качественности трех вндов карповых рыб различного происхождения, экологии и доместикации. На единой основе биолого-математического анализа исследованы морфологические, репродуктивные, физиологические и биохимические параметры в триаде объектов исследований «качество производителей качество половых продуктов -* качество молоди». Определены зависимости основных рыбоводных показателей в ходе инкубации и жизнестойкости личинок от гематологических характеристик производителей ц биохимического состава икры, продемонстрированы механизмы снижения качества икры при экзогенном стимулировании созревания и овуляции. Проведен сравнительный анализ половозрелых рыб, биохимического состава разнокачественной икры, личинок пестрого толстолобика и сазана, выросших в природных водоемах и использованных для заводского разведения. Показаны биохимические изменения при пре- и постовулярном перезревании и резорбции икры. Сформировано представление о функциональных связях в раннем онтогенезе рыб при искусственном разведении.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Роль и место концепции эндогенной разнокачественности в теории биологического разнообразия и формирования биологических ресурсов карповых рыб за счет искусственного воспроизводства.

2. Взаимосвязь парзтипической, гелотипической, технологической составляющих эндогенной разнокачественности.

3. Теоретические, диагностические, прикладные и ресурсосберегающие аспекты применения концепции эндогенной разнокачественности в условиях искусственного воспроизводства карповых рыб.

4. Оценка влияния качества производителей и икры на эмбриональное развитие и жизнестойкость личинок.

5. Условия формирования качества икры в условиях искусственного воспроизводства, биохимические механизмы его снижения при перезревании и резорбции.

6. Представление о «гематологическом статусе» производителей и характеристиках выживаемости не питающихся личинок, соответствующих максимальным рыбоводным показателям инкубации.

7. Анализ взаимосвязей морфологических и репродуктивных признаков самок карповых рыб с характеристиками эмбрионального развития и биохимическим составом разнокачественной икры.

8. Сравнительный анализ эндогенной разнокачественности у рыб, выросших в различных экологических условиях (природные водоемы и пруды) и использованных для искусственного разведения.

Практическая значимость заключается в разработке комплекса разнообразных методов оценки качества производителей, получаемой икры и личинок в условиях искусственного воспроизводства карповых рыб в V и VI зонах рыбоводства. Оценено влияние различных компонентов эндогенной разнокачественности на формирование биологических ресурсов в пресноводных водоемах. Выявлен ряд биологических и биохимических характеристик, перспективных для оценки качества производителей (рабочая плодовитость, показатели красной крови) и икры (диаметр набухшей икры, содержание общего белка, фосфоглицеридов, свободного холестерола и др.). Некоторые биологические и биохимические показатели (диаметр, содержание воды, неэстери-фицированных жирных кислот, соотношение-натрия и калия, коэффициент Дьерди и др.) могут использоваться при диагностике перезревания и резорбции икры. Продемонстрирована возможность использования и оценки производителей сазана и пестрого толстолобика из природных водоемов для искусственного разведения.

Проведенные исследования являются логическим продолжением работ Всероссийского научно-исследовательского института прудового рыбного хозяйства (ВНИИПРХа) по освоению дальневосточных растительноядных рыб и других хозяйственно ценных видов и Института гидробиологии АН УССР по анализу разнокачественности карповых рыб, обитающих в естественных водоемах.

Материалы диссертации используются в учебных курсах «Общая экология», «Биологические ресурсы водоемов», «Теоретические проблемы биоразнообразия» в Волгоградском государственном университете; «Современные проблемы науки» и «Управление природопользованием» в Волгоградском государственном педагогическом университете.

Апробация рабрты. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XXXV, XXXVI и XXXVII научно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского технического института рыбной промышленности и хозяйства (1981 - 1984 гг.), V и VI Всесоюзных конференциях по экологической физиологии и биохимии рыб (Севастополь, 1982, Вильнюс, 1985), III Всесоюзном совещании по раннему онтогенезу рыб (Калининград, 1983), Всесоюзном совещании молодых ученых «Методы интенсификации прудового рыбоводства» (Рыбное, 1984), Всесоюзной конференции молодых ученых «Гидроры б проекта» (Москва, 1985), X и XI Всесоюзных совещаниях по проблемам освоения растительноядных рыб (Славянск, 1984, Кишинев, 1988), XIX конференции «Биологические основы рыбного хозяйства водоемов Средней Азии и Казахстана» (Ашхабад, 1986), Первом симпозиуме по экологической био-

химии рыб (Ярославль, 1987), Всесоюзном совещании «Репродуктивная физиология рыб» (Минск, 1991), Круглых столах по эколого-э кон омическим проблемам природопользования в Нижневолжском регионе, проводимых Волгоградским государственным университетом (20012007 гг.), региональных Экологических чтениях, проводимых Волгоградским отделением Российской Экологической Академии (Волгоград, 20012005 гг.), российско-германской научно-практической конференции «Экономика. Экология. Право» (Волгоград, 2002), ежегодных Областных краеведческих чтениях (Волгоград, 2001-2007 гг.), Международной научно-практической конференции «Животные в антропогенном ландшафте» (Астрахань, 2003), международной российско-японской конференции «Ядерная радиационная и экологическая безопасность» (Волгоград, 2003), научно-практической конференции «Инновационные технологии в экологическом образовании: пути, формы и методы их реализации» (Волгоград, 2004), международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы реабилитации техногенных экосистем» (Астрахань, 2004), IX Международной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2006),

По материалам диссертации опубликовано 52 печатные работы (среди них 5 - в рецензируемых научных журналах, отнесенных к перечню ВАКа) общим объемом свыше 45 печатных листов, в том числе учебно-методическое пособие «Теоретические аспекты биоразнообразия» и монография «Концепция эндогенной разнокачественное™ в условиях искусственного воспроизводства карповых рыб»

• Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 466 страницах машинописного текста, включая 120 таблиц и 258 рисунков; состоит in введения, семи глав, выводов, практических рекомендаций и заключения. Список литературы включает 500 публикаций отечественных и зарубежных авторов. В 29 приложениях, выделенных в отдельный том, представлены корреляционные таблицы, статистические данные, графики нелинейной регрессии н другие материалы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 «Дитературный обзор» содержит анализ публикаций отечественных и зарубежных авторов по теоретическим аспектам формирования и состоянию биологических ресурсов внутренних водоемов в России и Нижневолжском регионе; по соотношению представлений об бноразнообразин, изменчивости и разнокачественности; по современному состоянию изученности проблемы эндогенной разнокачесгвенностн рыб в условиях искусственного воспроизводства.

Глава 2. Материал и методики исследований.

Собственный экспериментальный материал получен в течение 19801998 гг. в условиях V и VI зон рыбоводства (Волгоградская и Астраханская области). Работа выполнена на базе Башмаковского инкубационного цеха Астраханского производственного комбината прудового рыбоводства, инкуба-

ционных цехов рыбколхоза «40 лет Октября» и рыбосовхоза «Волжанка» объединения «Волтоградрыбхоз».

Объектами исследований послужили производители, половые продукты и личинки трех видов карповых рыб - основных объектов современного прудового рыбоводства и аквакультуры: сазана и карпа Cyprinus carpió L., белого амура Ctenophaiyngodon idella Val. и пестрого толстолобика Aristhichthys nobtlis Rich.:

Сазан - производители, отловленные в естественных водоемах и завезенные с тоней Нижней Волги (1980-1986 гг.);

Карп - молдавский местной селекции (1984-1986 гг.) и украинский карп, завезенный с Донрыбокомбината (1989-1992 гг.);

Белый амур - производители из местного пользовательного стада; Пестрый толстолобик — производители из местных полъзовательных стад, а также выросшие в природных условиях, отловленные в дельте Волги в 1984 году и использованные в дальнейшем для искусственного воспроизводства («прудовые» и «речные»),

Обшая схема исследований представлена на рис. 1.

i tí

Эидогеиная разиокачествениость

Рис, 1. Общая схема изучения эндогенной разнокачественностн карповых рыб в экспериментальных условиях

Гидрохимический режим в водоемах, служащих источниками водоснабжения для всех рыбоводных хозяйств (реки Волга и Ахтуба, Волгоградское водохранилище), а также в аппаратах, бассейнах и прудах контролировался по общепринятым методикам (Строганов, Бузинова, 1980; Бессонов,

При везен цев, 1987). Величины отдельных показателей в период исследований не выходили за рамки рыбоводио-биояогических нормативов для рыбоводных хозяйств.

У производителей определяли основные биологические характеристики: возраст» длину Ь н массу Р и наибольшую высоту тела Н; рассчитывали упитанность по Фультону и Кларку, коэффициент высокоспинности (/ Н, коэффициент зрелости - по общепринятым в ихтиологии методикам (Правдин, 1966). Индивидуальную рабочую плодовитость у каждой самки определяли весовым методом, относительную рабочую плодовитость рассчитывали на 1 кг массы рыбы. На свежем материале измеряли диаметр овулировавшей икры (п = 25 ч- 40 для каждой самки), подсчитывали количество икринок в 1 грамме и среднюю массу одной икринки. Плотность овулнровавших икринок рассчитывали как отношение массы к объему (Жукинский, Дъячук, 1964). При анализе спермы определяли объем эякулята, концентрацию сперматозоидов путем просчета в камере Горяева, качество — по пятибалльной шкале Персова, учитывающей подвижность спермиев. Анализ спермы проведен у 226 рыб различного происхождения и выросших в разных экологических условиях.

Качество икры оценивалось по комплексу биологических и биохимических показателей. Для предварительной оценки в полевых условиях использовались методики, предложенные Е.Л. Соколовой (1971) для карпа; Л.В. Ерохиной и В.К. Виноградовым (1968) и В.Ф. Кривцовым и сотр. (1988) для растительноядных рыб. Они включают:

1) визуальную оценку овулировавшей неоплодотворенной икры (окраску, консистенцию, количество овариальной жидкости, внешний вид икринок, наличие посторонних включений), единовременность или растянутость овуляции и отцеживания икры и др.;

2) анализ эмбрионального развития, в ходе которого определяется оплодотворяемость, типичность я синхронность дробления; наличие аномально развивающихся эмбрионов и характер уродств; растянутость и дружность вылупления и т.д.

Икра каждой самки осеменялась спермой 3-6 самцов, имеющей оценку по шкале Персова в 4 и 5 баллов и инкубировалась в отдельных аппаратах в соответствии с общепринятой биотехникой заводского воспроизводства карпа (Конрадт, Сахаров, 1969) и растительноядных рыб (Виноградов и др., 1975).

Периодизация оогенеза - по А.П, Макеевой (1992). Стадии и этапы эмбрионального развития изучаемых видов определяли по В.В, Васнецову (1953), Б.П. Лужину (1977) и С.Г. Соину (1963). Регистрировались такие аномалии развития как нарушения дробления и появление уродливых бластоме-ров, неравномерная сегментация тела и искривления позвоночника, водянка желточного мешка и др.

В процессе эмбрионально-личиночного развития определяли:

а) процент оплодотворения - на стадиях 4-8 биастомеров;

б) процент нормально и уродливо развивающихся эмбрионов — после завершения этапа сегментации тела;

в) процент выхода предличинок — на стадиях вращающегося эмбриона, незадолго до вылупленкя.

Все просчеты осуществлялись в камере Богорова, в каждой партии икры просматривалось не менее 100 развивающихся икринок.

г) длину предличинок при вьщуплении и при переходе на внешнее питание - под окуляр-микрометром, сразу после фиксации их 4%-ным раствором формалина (п = 25 + 50 для каждой самки).

В ходе анализа нами были выделены следующие группы икры в соответствии с ее рыбоводным качеством:

Группа 0 («фоновая» группа), в которой изучались гематологические характеристики производителей в период, предшествующий нерестовой кампании — за 5-20 дней до применения экзогенной стимуляции созревания половых продуктов.

В группах I - VII проведено одновременное изучение крови производителей, получаемой от них икры различного качества и жизнестойкости личинок.

Группа I - «недозрелая» икра. Соответствует подфазе Ет - незавершенной IV СЗГ. У сазана и карла характеризуется малым количеством полостной жидкости («густая» икра) и отцеживается малыми порциями. При обесклеи-вании образует трудно разбиваемые комки.

У растительноядных рыб овариальной жидкости, наоборот, много, икринки мелкие и упругие по тактильным ощущениям.

На контрольных гистологических препаратах и у карпа, и у растительноядных рыб не у всех самок в такой икре отмечен заметный сдвиг ядра к оболочке.

Развитие осемененной икры характеризуется появлением разноразмерных бластомеров, большим количеством уродливых эмбрионов, погибающих задолго до вылупления. Процент оплодотворения низкий, не превышает 50%, процент нормально развивающихся эмбрионов близок к нулю, У сазана и растительноядных рыб вылупившихся предличинок очень мало.

Группа II и III — «Зрелая икра», соответствующая IV завершенной СЗГ и подфазе Ег. Отцеживание икры быстрое. После оплодотворения дробление синхронное и равномерное, уродливых эмбрионов мало. К группе II (икра хорошего рыбоводного качества) отнесена икра с процентом оплодотворения 50-70%, высоким процентом нормально развивающихся эмбрионов (80-90%) и близким к нормативному процентом выхода предличинок (от 30 до 60%), В группу Ш (икра отличного рыбоводного качества) выделена икра с максимальной оплодотворяемостыо (более 70%), наиболее высокими показателями нормально развивающихся эмбрионов (от 80% до 100%) и выхода предличинок (более 60%). Группы, следовательно, выделены по отношению к важнейшим рыбоводным характеристикам, выявляемым в ходе инкубашш.

Группы IV и V — «постовулярно перезревшая икра» (передержанная в полости тела самки после овуляции при несвоевременном отцеживании). Соответствует IV СЗГ и IV — VI СЗГ. Характеризуется большими и заметно набухшими и клинками, спеяи котопых встечакггся уже побелевшие, легко ле-

формируемыми при нажатии, Дробление асинхронное, бластомеры разной формы часто отрываются от бластодиска. Процент оплодотворения может быть и низким, и высоким, но ш-эа множества уродливо развивающихся эмбрионов процент выхода предличинок незначителен (5-10%). К группе IV отнесена икра, сохранившая способность к оплодотворению (подфаза Ej), а к группе V - полностью ее утратившая (подфазы Е3 - F). У сазана и карпа до 10% икринок такую способность сохраняют вследствие асинхронного характера созревания ооцитов и выметывания икры.

В труппу VI выделены самки с постовулярно перезревшей икрой, потерявшей способность к оплодотворению и отцеженной у специально отсаженных самок спустя 8 часов после завершения очередного тура инкубации. Аналогично в группе Vil такая икра отцежена через 48 часов.

Всего за период исследований полный биологический и биохимический анализ самок, икры и личинок проведен для 95 самок карнэ, 123 - белого амура и 167 - пестрого толстолобика, относящихся к местным пользова-тельным стадам. Кроме того, в экспериментальных работах с производителями, завезенными с естественных водоемов, такому анализу подвергнуты 139 самок сазана и 68 самок пестрою толстолобика, использованных для искусственного воспроизводства.

Гематологическому и биохимическому анализу (определение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов; СОЭ; общего белка, липопротеи-дов и коллоидоустойчивостн сывороточных белков (КСБ), разнообразных биохимических показателей) в общей сложности подвергнуто 36 самок карпа, 30 самок белого амура, 68 самок пестрого толстолобика. При этом применялся метод прижизненного взятия хрови (Попов, 1972) и иногда - каудэктомия; в анализе использовались сыворотки без признаков гемолиза.

1) гемоглобин - по Г.З, Дервизу и А.И. Воробьеву (1960) на фото-электроколориметрах ФЭК-56М и КФК-2М;

2) количество эритроцитов и лейкоцитов - путем просчета в камере Горяева (Голодец, 1955, Кудрявцев н др., 1969; Лабораторные методы..,, 1987); .

3) СОЭ - в аппарате Панчепкова (Голоден, 1955);

4) общий белок - по Lowry et all., (1951) и по биуретовой реакции (Биохимические методы..., 1969);

5) о-ди по протеиды и /i-лип опротеиды - по методике О.Н. Никольской и В.П, Тихонова (1968), основанной на определении их по Бурштейну и Са-маи (Биохимические методы..., 1969) - на фотоэлектроколориметрах «Spe-cob, КФК-2М и ФЭК-56М,

6) КСБ - по ленте Вельтмана в модификации В.М. Кычанова и Н.А. Герфановой (1981);

7) общие липилы в сыворотке крови — с сульфофосфованилиновым реактивом (Колб, Калашников, 1976)

8) фосфоглицериды в сыворотке крови — по Свенбергу и Свеннер-хольму (1961) на спектрофотометрах СФ-26 и СФ-4А;

9) холестерин в сыворотке —методом Илька (líca, 1961);

10) общий фосфор в сыворотке - по Г.А. Грибанову и ГА. Баранову (1976); калышй — по Де Ваарду (Васильева, 1983).

Общий биохимический состав икры (содержание воды, сухого вещества, белка, л и лид ов, золы) определяли по общепринятым методам. Количество общего белка в икре определяли по Lowry et all., (1951), а в полевых условиях- по биуретовой реакции (Биохимические методы..., 1969); фракционный состав белков — методом электрофореза в блоке 5%-ного полиакрпламидного геля (по Г. Мауреру, 1971) в сравнении с параллельной разгонкой белков сыворотки крови человека. Общие лнпиды определяли по методу Фолча (Folch et all., 1957), а их фракционный состав - методом тонкослойной хроматографии на пластинках «Silufol» (Сторожук, 1980). Идентификацию фракций ли-пидов проводили по «маркерам-свидетелям», в качестве которых использовались растворы свободного холестерола, смеси пальмитиновой и олеиновой кислот, триолеина как представителя триацилглицеринов, привлекались также литературные данные (Римш, 1969; Сидоров и др., 1972, 1981). Количество фосфогяицеридов и общего холестерола определяли (в качестве дополнительного метода) по цветным реакциям на спектрофотометре СФ-26 и спек-троколориметре «Specol» по Свенбергу и Свеннерхольму (1961) и Ильку (1961) соответственно (Биохимические методы..., 1969). ß* лнпопротенды в икре — по Вурштейиу и Саман. Количество гликогена определялось по методике М.И. Прохоровой и ЗЛ. Тупиковой (1965) с антроновым реактивом.

Количественное определение микроэлементов (меди, цинка, кобальта, никеля, марганца) проведено на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы «Hitachi» модели AAS 180-50. На том же приборе в режиме пламенной фотометрии определено содержание натрия и калия. Магний и марганец в икре определены методом эмиссионного спектрального анализа в модификации В.И. Воробьева (1975).

Всего за период исследований процесс биохимического анализа разнокачественной икры охватил следующее число проб: общий биохимический состзв — 594, фракционный состав белков — 117; фракционный состав липидов- 290, ß- липопротеидов - 91, макро- и микроэлементов - 542, гликоген - 126.

Опыты по определению выживаемости не питавшихся личинок проводили в кристаллизаторах объемом 1 литр при п = 100 ± 2 штуки для каждой самки. Температура воды и гидрохимический режим в экспериментальных условиях соответствовали условиям инкубации каждого вида. Фиксировалось время гибели 50% и 100% всех не питавшихся личинок (L jo и L юо) - в часах. Проанализирована выживаемость л5гчинок, полученных от 91 самки карпа и сазана, 61 самки пестрого толстолобика различного происхождения.

Собранный материал обработан статистически по H.A. Плохинскому (1961) и Г.Ф. Лакину (1990). Линейные корреляции, нелинейные регрессии и оценка силы влияния факторов рассчитаны на ЭВМ ЕС-1020 и ЕС-1022, а также с использованием стандартного пакета программ Microsoft Excel на персональных компьютерах различных типов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 3. Разнокачественность производителей карповых рыб к ее роль в формировании биологических ресурсов, При анализе эксгерьерных признаков производителей выявлена значительная разнородность маточных стаз по основным параметрам — возрасту, массе, длине рыб. В условиях искусственного воспроизводства при экзогенной стимуляции процессов созревания и овуляции сохраняются общебиологические закономерности — высокодостоверные корреляции массы, длины и рабочей плодовитости с возрастом рыб. Однако высококачественную зрелую икру можно получить от представителей почти всего возрастного ряда, за исключением впервые созревающих рыб - в экологических условиях V и VI зон рыбоводства карп и сазан становятся половозрелыми в возрасте 3-4 лет, белый амур в 5 лет, пестрый толстолобик - в б лет (Сборник ..„ 1986).

Объективным критерием высокого качества самок и отражением их эндогенной разнокачественности может служить рабочая плодовитость - как абсолютная (индивидуальная), так и относительная (рассчитанная на 1 кг массы). Данный показатель является «функцией отклика» организма рыб на экзогенную стимуляцию созревания, зависящей от степени зрелости гонад перед инъецированием и в то же время от реакции собственной н ейро-1уморальной системы — то есть от уровня подготовленности к нересту. В различных экологических условиях V и VI зон рыбоводства увеличение рабочей плодовитости ведет к повышению процентов оплодотворения, нормально развивающихся эмбрионов и выхода предличинок, а также длины вылупляющихся предличннок, что особенно ярко выражено у растительноядных рыб. На наш взгляд, такие сильные корреляции являются свидетельством важного значения однородности ооцитов, синхронности их созревания и дружной нерастянутон овуляции - это лишний раз подчеркивает особую роль состояния гонад перед инъецированием. В свою очередь, уменьшение вариабильности диаметра ооцитов может указывать на более или менее равномерное распределение эссенциальных веществ в гонадах, и тотальная овуляция под действием экзогенного стимулирования созревания может охватить максимальное количество яйцеклеток. Дружная единовременная овуляция, по-видимому, является следствием лучшей подготовленности ооцитов к ней, с одной стороны, и оптимальным ответом нейро-гуморальной системы на внешнее стимулирование, с другой. Поэтому наибольшая рабочая плодовитость связана с определенной степенью зрелости ооцитов, которые характеризуются завершенностью мейотических преобразований в них и достаточным уровнем накопления структурных и энергетических веществ. Такие данные подчеркивают необходимость отбора в селекционных целях высокоплодовитых самок сазана, карпа, белого амура н пестрого толстолобика.

Анализ физиологического состояния рыб по разнообразным параметрам крови показал высокую лабильность многих показателей (табл. 1). Статистический анализ однозначно указывает лишь на чётко отличаемый минимум КСБ (коллоидоустойчивость сывороточных белков) у самок обоих видов, продуци-

рующих высококачественную икру. Хорошо заметные, но не всегда статистически достоверные отличия имеются по многим другим характеристикам.

Таблица I

Гематология самок с икрой различного качества

Физнолого^жохнническне показатели крови Группы самок с икрой различного качества

1 П-П1

Украинский карп (п = 36)

Гемоглобин, г% 7,18 ±0,24 8,77 ±0,45 8,70 ±1,12

Эритроциты, млн / мм® 1,80 ±0.04 1.91 ± 0,06 1.96 ±0,06

Лейкоциты, тыс. шт. / мм3 25,75 ±0,84 23,93 ± 1,90 25,22 ±2,37

СОЭ, мм / час 3,80*0,40 4,19 ±0,50 4,40 ±0,49

Общий белок, Iе/. 3,94 ±0,77 4,31 ±0,21 3,80 ± 0,59

а-липопротеиды, мг% 274 ± 12 196 ±21 270 ±35

(2-лнлопротеиды, ш*Л 390 ±19 330 ±23 375 ±23

(а * й липопротекды, мг% 664 ±18 526 ±32 645 ±36

Отношение а/0 липопрот. 0,70 ±0,05 0,59 ±0,09 0,72 ±0,11

КСБ, % СаСЬ 0,060 ±0,010 0,039 ±0,010 0,058 ± 0,010

Общие липнды, мГ% 764 ±92 660 ±60 647 ±46

Холестерин, мГ$4 142 ± 19 172 ±24 180 ± 18

Фосфолипиды, мг% 284 ±48 244 ±46 276 ±54

Общий фосфор, мг% 36,4 ± 1,8 39,9 ±3,3 38,6 ±4,8

Общий кальций, мГ% 25,2 ± 1,6 24,3 ± 2,0 25,2 ±1,6

Пестрый толстолобик (л - 29)

Гемоглобин, г% 10,72 ±0,75 10,39 ±0,70 9,04 ±0,46

Эритроциты, млн / мм1 1,71 ±0,04 1,68 ± 0,05 1,61 ± 0,04

Лейкоциты, тыс. шт. / мм3 14,82 ± 1,21 15,29 ±0,96 15,71 ± 1,78

СОЭ, мм! час 3,75 ± 0,43 4,28 ±0,45 4,71 ±0,45

Общий белок, г% 5,35 ± 1,42 6,17 ± 0,35 6,19 ±0,90

очлштопротеиды, мг% 285 ± 26 275 ± 37 304 ± 35

й-липоггротеидм, мг% 312± 43 296 ± 44 333 ±26

(а+Й липопротеиды, мг% 597 ±69 571 ±76 637 ± 50

Отношение липопрот. 0,92 ±0,05 0,93 ±0,09 0,92 ±0,11

КСЕ, % СаСЬ 0,060 ± 0,010 0,043 ±0,010 0,054 ±0,004

Общие липиды, мг% 570 ± 16 538 ±70 517 ± 48

Холестерин, мГ% 165 ± 11 183 ±13 167 ± 14

Фосфолипиды, мг% 225 ± 22 227 ±42 250 ± 19

Общий фосфор, МГ% 30,5 ± 1,7 30,4 ±4,7 32,6 ±1,8

Общий кальций, мг% 25,5 ±1,7 22,3 ±1,5 22,0 ± 1,5

Лишь по коэффициентам корреляции и графикам нелинейкой регрессии можно выявить рад параметров крови, связанных с качеством получаемой икры, Такими следует считать прежде всего показатели системы эритрона (красной крови) - концентрацию гемоглобина и эритроцитов. При увеличении концентрации этих показателей у самок возрастает оплодотворяемость и процент выхода, уменьшается количество уродливых эмбрионов. Это особенно заметно у пёстрого толстолобика, где все коэффициенты корреляции статистически достоверны и сохраняются в течение всего эмбрионального развития, Показателем, отрицательно связанным с ходом эмбрионального развития, являются высокие значения КСБ у обоих видов, а у карпа, кроме того, уровень общих липцаов, «- и л и попротеидов и общего кальция. У обоих видов с процентом оплодотворения достоверно связан уровень свободного холестерола в сыворотке крови (г х>. = +0,45 для карпа и +0,67 для пёстрого толстолобика), что согласуется с литературными данными для карпа и белого толстолобика (Баденко и др., 1986, Корниенко, Дорошева, 1986).

Далеко не во всех литературных источниках указывается момент взятия крови относительно времени овуляции и отцеживанш половых продуктов. Если брать кровь перед экзогенной стимуляцией созревания и овуляции (обычно это делается за несколько суток до инъецирования), то получаемая при этом информация о динамике гематологических показателей будет отражать степень готовности к нересту у рыб, находящихся в IV незавершенной или IV завершенной СЗГ, но не ход эмбрионального развития и не параметры жизнестойкой молоди. Это обусловлено следующими обстоятельствами: как известно, в период между инъекциями происходит переход яйцеклеток сначала в IV завершенную СЗГ и далее в V СЗГ (Кузнецов, 1972). Одновременно происходят и существенные изменения в физиологическом состоянии производителей и мобилизация всех энергетических и пластических резервов в организме, что не может не отражаться на показателях крови. При таком выборе времени для отбора проб крови целесообразно сопоставлять гематологические характеристики с цитологическими (в частности, со степенью поляризации ядра) и лишь с определенной долей вероятности - с оплодотворяемостью икры. Если же необходимо сопоставление гематологических параметров с качеством получаемых половых продуктов и ходом эмбрионального развития, то прижизненное взятие проб крови следует выбирать максимально приближенным к моменту отцеживания икры и спермы и искусственного осеменения. Именно поэтому сопоставление данных по гематологии рыб в условиях искусственного воспроизводства с размерно-возрастными показателями и рыбоводными характеристиками инкубации следует проводить на тех же условиях. Только в этом случае достигается согласование всех параметров поли функциональной оценки качества производителей, овулировавшей икры, развивающихся эмбрионов и личинок.

При построении графиков нелинейной регрессии, отражающих взаимосвязи разнообразных параметров крови с показателями развивающейся икры, мы приходим к представлению о «гематологическом статусе» для карпа и пе-стоого толстолобика — совокупности хаоактеоистик. соответствующих май-

большим значениям оплодотворяемости, процента нормально развивающихся эмбрионов (НРЭ) и выхода предличинок, т.е. к понятию «нормы» для конкретных экологических условий и существующей биотехники искусственного воспроизводства (Задепухин, 2006). Таким образом, и у карпа, и у пестрого толстолобика можно выделить ряд физиолого-биохимических параметров крови, пригодных для оценки качества производителей в условиях искусственного воспроизводства. Все они в той илн иной мере отражают именно эндогенную разнокачественность взрослых рыб, используемых для получения половых продуктов.

Кроме того, на примере белого амура показано, что постовулярное перезревание и резорбция яйцеклеток существенно и достаточно быстро (за 848 часов) ухудшают физиологическое состояние рыб, о чем сигнализируют различные параметры крови (гемоглобин, лейкоциты, СОЭ) и внешние признаки (вялость рыб, побледнение жабр и др.), свидетельствующие о развивающейся анемии.

В отличие от естественного размножения, возраст рыб имеет лишь ориентировочное значение при оценке качества производителей. Почти во всех случаях статистический анализ показывает невысокие корреляции между возрастом и рыбоводными характеристиками эмбрионального развития. Исключение составляет лишь сазан, у которого возраст самок коррелирует с оплодо-творяемостью икры (г „у = +0,443 при Р < 0,01). Лишь по графикам нелинейной регрессии можно выявить тенденцию улучшения показателей инкубации и выживаемости личинок с возрастом самок и у сазана, и у растительноядных рыб. Коэффициенты корреляции показывают, что с рабочей плодовитостью связано количество гемоглобина и эритроцитов. Это означает, что лучшую по качеству икру продуцируют самые плодовитые самки с высокой интенсивностью обменных процессов - максимальная плодовитость рыб требует обеспечения созревающих яйцеклеток кислородом и жизненно необходимыми веществами.

Глава 4. «Оценка качества половых продуктов при экзогенном стимулировании созревания. В триаде объектов нашего исследования наибольшее значение принадлежит качеству половых продуктов, ибо именно в них реализуются изменения обмена веществ производителей в период гаметогенеза, созревания и нереста. Качество получаемой икры оказывает существенное влияние на количественные характеристики выживаемости эмбрионов в период инкубации и не питающихся личинок.

4.1. Разнокачественность самцов и их половых продуктов. При анализе разнокачественности самцов следует иметь в виду, что у рыб как многоплодных животных (имеющих большую плодовитость) в условиях искусственного разведения влияние самцов на жизнеспособность потомства гораздо слабее, чем самок. Это объясняется тем, что макромолекулы, имеющиеся в зрелых яйцеклетках и синтезированные в ходе оогенеза, способны гораздо дольше обеспечивать развитие потомства по сравнению с ядром и цитоплазмой сперматозоидов (Кирпичников, 1966, Жукинский, Недялков, 1980, и др.)- Использование для искусственного осеменения высококачественной спермы трех-

шести самцов не только увеличивает внутривидовую гетерогенность потомства, усиливая тем самым генетический полиморфизм популяций, но и сводит к минимуму возможность негативного влияния недоброкачественной спермы на индивидуапыюе развитие. Высококачественная сперма может быть получена при соблюдении простых биотехнических требований; преднерестовом содержании самцов с соблюдением нормативных плотностей посадки и подкормкой, бережном обращении с рыбами, своевременном отцежиаании спермы и отбраковки ее при попадании крови и слизи. Полученные нами данные по объему эякулята, концентрации и продолжительности движения спермиев сопоставимы с результатами других исследователей в различных экологических условиях и в разных зонах рыбоводства (Попова, 1968, Белова, 1981а, б; Пронин, 1981, Жукинский, Вовк, 1986, и др.).

4.2. Морфология и развитие разнокачественной икры. Анализ биометрических показателей овулировавших икринок в V и VI зонах рыбоводства показал наличие ряда закономерностей, свойственных икре различного качества;

- недозрелая икра всех видов имеет наименьший диаметр и наименьшую среднюю массу икринок;

- доброкачественная зрелая икра имеет, как правило, достоверные отличия по диаметру и массе в сравнении с недозрелой икрой;

- постовулярное перезревание икры сопровождается увеличением диаметра икринок, что связано с интенсивной гидратацией;

- плотность икринок у всех трех видов уменьшается в ряду: недозрелая икра, зрелая, перезрелая;

• с ухудшением качества икры растет вариабильность диаметра овулировавших яйцеклеток.

Корреляционный анализ показал высоко достоверные зависимости средней массы икринок от возраста и массы самок: для сазана г ^ =• +0,745 и +0,432 соответственно, для белого амура +0,660 и +0,438, для пестрого толстолобика+0,497 и +0,331. Однако только для сазана, сохраняющего в условиях Нижневолжского региона субпорционность созревания, установлена статистически достоверная связь между массой овулировавших икринок и процентом оплодотворения (г ку= +0,539 при Р < 0,01), а также длиной вылупляющихся эмбрионов (г = +0,592 при Р < 0,01), чего у других видов не наблюдается, Только у толстолобика выявлена положительная корреляция между упитанностью самок и средней массой икринок (г ^у31 +0,37 при Р< 0,05), у сазана и белого амура такие связи отрицательны и недостоверны.

Высококачественная икра у изученных видов набухает, как правило, лучше, чем недозрелая или перезрелая, что подтверждается сильными достоверными корреляциями между величиной диаметра набухших икринок и основными рыбоводными показателями инкубации в условиях Астраханской области:

Рыбоводные показатели Сазан Белый амур Пестрый толстолобик

Процент оплодотворения +0,407 +0,850 +0,848

Процент нормально развивающихся эмбрионов +0,437 +0,725 +0,767

11роцент выхода предличинок +0,365 +0,644 +0,646

Дтина предличинок при вьиуп-лении +0,535 +0,937 +0,984

г> 35 38 41

Такие же достоверные зависимости для диаметра набухшей икры выявлены и в условиях Волгоградской области для украинского карпа и пестрого толстолобика (см.: Залепухин, 2006). Столь сильные корреляции отражают особенности целого ряда биологических процессов: условий и механизмов образования перивителлинового пространства при оплодотворении (Зотнн, 1961, Гинзбург, 1968), усиления газообмена зародыша (Соин, 1977) и эмбриональной моторики (Резниченко, 1982), возможность утилизации из водной среды жизненно важных для развития органических и неорганических веществ (Владимиров, 1974, Воробьев, 1979). Очевидно, что совокупность таких процессов, связанная с интенсивным набуханием икринок, благоприятна для развивающихся эмбрионов и обеспечивает их лучшую выживаемость.

У всех видов в ходе эмбрионального развития постовулярно перезревшей икры наблюдаются различные аномалии, считающиеся проявлениями эндогенной разнокачественности. Их наличие объясняют реализацией морфо-физиологических дефектов, возникающих в период, когда разнокачественная икра находится на начальных этапах дегенерации, но сохраняет способность к оплодотворению (IV группа). Чаще всего нам встречались:

1) нарушения дробления (несимметричное расположение бластомеров на бласгодиске и отрыв отдельных бластомеров от бластодиска) - по визуальным наблюдениям, до 80% случаев;

2) аномалии гаструляции (неравномерное обрастание желтка бластодермой и неправильная форма желточной пробки);

3) нарушения сегментации тела (искривление осевого скелета, деформация различных частей и непропорциональное развитие отдельных частей зародыша);

4) водянка либо некроз желточного мешка (на этапах развития, близких к вылуплению).

Таким образом, арбитражным методом при анализе качества икры нам послужило определение основных рыбоводных показателей инкубации: процента оплодотворения, процента нормально развивающихся эмбрионов (НРЭ) и процента выхода предличинок, а дополнительными характеристиками -степень набухания икры и наличие аномалий развития. Подсчет соотношения нормально и уродливо развивающихся эмбрионов необходам при анализе различных нарушений развития, в частности, возникающих при постовуляр-

ном презревании. fia долю аномалий дробления приходится подавляющая часть видимых нарушений эмбрионального развития, н в .дальнейшем отход зародышей не представляет значительных величин.

Между рыбоводными показателями инкубации существует достаточно тесная взаимосвязь (рис. 2-4):

Рис, 2. Взаимосвязь между процентом ИРЭ и процентом оплодотворения икры

украинского карпа

Рис. 3. Взаимосвязь между процерггом выхода и оплодохвсряемостъю акры украинского карпа

у»(0.00171SeS8)*K»<-10.0S8704)

npou«HT HPâ

Рис. 4. Взаимосвязь между % выхода и % НРЭ у украинского карпа

Аналогичные зависимости получены и для остальных видов: сазана, белого амура и пестрого толстолобика («прудовых» и «речных»). Существование таких зависимостей показывает, что в большинстве случаев определение процента оплодотворения в первом приближении дает достаточно точную оценку качества овулировавшей икры, полученной после экзогенного стимулирования созревания. Уловить взаимосвязь между физиологобиохнмическн-ми параметрами икры и причинами элиминации эмбрионов удавалось ранее только при использовании высокоточных методов анализа активности ферментов (Жукинский, Гош, 1979, Гош, 1986,идр.).

4.3. Биохимический состав разнокачественной икры. С качеством икры, полученной после пшофизарных инъекций, связаны многие биохимические показатели. Так, у всех видов, выросших и обитающих в различных экологических условиях, недозрелая икра (I группа) характеризуется наименьшей обводненностью, относительно низким уровнем белка и липидов, но более высоким содержанием минеральных элементов по сравнению со зрелой икрой (II и Ш группы). Постовулярно перезревшая икра (IV и V группы) имеет наименьший уровень общего белка и наибольшее содержание воды (рис. 5) - даже при незначительной передержке икры в полости тела самок после овуляции начинаются интенсивный протеолиз и гидратация. Количество липидов в икре может увеличиться или уменьшиться, что обусловлено общим уровнем жиронакопления и энергетическими тратами в ближайший преднерестовый период. Отмечены также существенные межсезонные отличия по содержанию обших липидов. У всех видов в овулировавшей икре при постовулярном перезревании возрастает уровень свободных жирных кислот,

У сазана нам не удалось выявить ни одного биоХиШческого показателя, связанного с показателями инкубации. У растительноядных рыб таким является содержание обшего белка в овулировавшей икре: наибольшее его количество (свыше 20 г% в расчете на сырую массу) свойственно икре лучшего рыбоводного качества, что подтверждается достоверными корреляциями с процентом оплодотворения (г ,у = +0,516 у белого амура и +0,382 у пестрого толстолобика), процентом НРЭ (+0,461 и +0,370 соответственно), процентом выхода предпичинок (+0,490 и +0,381).

Электрофоретический анализ белков овулировавшей икры всех видов и сравнение белковых спектров с результатами параллельной разгонки сыворотки крови человека и препаратов сывороточного альбумина и овапьбумина позволил нам выделить от 3 до 5 фракций: гамма-глобулин, /5-3-глобулин, ^•2-глобулия, ($-1-глобулин и альбумин, причем две последних фракции встречаются не у всех рыб. Электрофоретическая картина, динамика подвижности отдельных фракций и их количественные изменения не позволяют указать на конкретную связь белковых спектров с качеством икры. Достоверные корреляции выявлены между оплодотворяем остью икры сазана и пестрого толстолобика и содержанием в овулировавшей икре фракции, имеющей подвижность ¿8-3-глобулина (г = +0,365 и +0,344 соответственно).

Белок

Условные обшнячения

Рис. 5. Общий биохимический состав р»вокачссгвенно8 икры карповых рыб СЬИ-нН-шИ-пгИ. V группы.

Содержание общих лилидов в овулировавшей икре является весьма лабильным показателем, его накопление существенно различается в разные годы, а корреляции с важнейшими показателями развивающейся икры слабы и недостоверны. Фракционный состав лилидов в оаулировавшеЛ икре белее тесно связан с ее рыбоводным качеством. Доля фосфоглицеридов (в % от общих лилидов) у всех видов неуклонно снижается в ряду: недозрелая икра, зрелая, перезрелая (рис. б). Это может означать, что фосфоглицериды, представляющие важнейшие структурные и функциональные компоненты сюцитов, в процессе вителлогенеза накапливаются в икре в первую очередь, и дальнейшее уменьшение их уровня может быть связано с оптимизацией свойств биомембран яйцеклеток или последующим ^спадом при деградации клеточных органелл.

Содержание ацилглицеринов, наоборот, возрастает в ряду: недозрелая, зрелая, перезрелая икра (рис. б). Это может быть связано с гидролизом фосфоглицеридов и утилизацией икринками запасных энергетических веществ, а при перезревании - падением уровня энергетического обмена и снижением активности ферментов, связанных с окислительным фосформированием - например, триглицеридлишзы (Крю, 1979). В процессе дозревания и перезревания икры закономерно меняется величина коэффициента Дьерди (отношение общего холестерина к фосфоглныеридам): этот показатель возрастает при дозревании (переходе от недозрелой к зрелой икре), что указывает на увеличение проницаемости плазматических мембран зародыша и согласуется с повышением фертиль-ности. Однако дальнейшее повышение коэффициента Дьерди говорит о нарушениях оптимального соотношения структурных компонентов биомембран и снижении их стабильности — максимум наблюдается в постовулярно перезревшей икре, потерявшей способность к оплодотворению. Такая закономерность подтверждается отрицательными корреляциями с показателями развивающейся икры (г достигает -0,544 у разных видов). Рост коэффициента Дьерди совпадает также с увеличением соотношения «Na / К» при усилении обводненности постовулярно перезревшей икры.

Выявлен ряд взаимосвязей фракционного состава липндов с показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов. Так, у сазана процент оплодотворения коррелирует с содержанием свободных жирных кнелот (НЭЖК) в овулировавшей икре (г ,у = +0,336, Р < 0,05 при п = 35); у белого амура все рыбоводные показатели инкубации связаны с количеством фосфоглицеридов - г ,, колеблются от +0,226 до +0,542. На жизнеспособность эмбрионов влияет и уровень свободного холестерола в икре: у сазана и белого амура его количество в икре отличного качества (III группа) наименьшее в сравнении с другими группами, а у пестрого толстолобика, наоборот, наибольшее. В ходе эмбриогенеза пестрого толстолобика проявляется положительная связь свободного холестерола с процентом НРЭ: (г ,,,=+0,345) и процентом выхода предличинок (г +0,378). У сазана при повышении уровня этого лнпидного компонента те же показатели снижаются (г 1у колеблется от -0,353 до -0,425).

свободные холестерол

Рис. б. Динамика некоторых биохимических показателей при согревании я neptipíBamni икры карповых рыб

Условные обозначения; Q] -I Ц - II Ц -Ш Щ -IV Ц| -Угруппы.

Как мы видим, многие зависимости между показателями эмбрионального развития и компонентами биохимического состава связаны прежде всего с количественными изменениями и соотношением составляющих биологических мембран (белка, фосфоглнцеридов. холестерина, жирных кислот), определяющих их структуру и проницаемость.

Характерным признаком постовулярного перезревания икры является снижение количества ¡3-липопротеидов, что особенно заметно для икры, потерявшей способность к оплодотворению (рис. 6, группа V - при Р < 0,05 у сазана и Р < 0,01 у белого амура в сравнении с икрой отличного качества). Кроме того, .для белого амура выявлены положительные корреляции между уровнем 0-липопротеидов в овулировавшей икре и основными рыбоводными показателями инкубации (г,г меняется от+0,331 до+0 450).

С качеством икры связано содержание некоторых макро- и микроэлементов. У растительноядных рыб концентрация меди максимальна в зрелой икре хорошего и отличного качества, но только у пестрого толстолобика эта тенденция подтверждена достоверными корреляциями с процентом НРЭ = +0382) и процентом выхода предличинок (г ^ = +0,379). Соотношение «натрий / калий» значительно возрастает при лостовулярном перезревании, что связано с повышением обводненности овулировавшей икры, причем рост этого показателя имеет достоверные отрицательные корреляции с показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов (г ху колеблется от -0,329 до "-0,452). Для всех видов можно отметить наличие положительных корреляций между содержанием калия и цинка, калия и кобальта и др., что указывает на синергизм накопления ряда элементов в овулировавшей икре. . ■ .

4.4. Взаимосвязи биохимического состава овулировавшей икры с показателями самок и рабочей плодовитостью. На примере сазана и белого амура показано, что индивидуальная рабочая плодовитость (ИРП) при экзогенном стимулировании созревания увеличивается с возрастом самок и имеет положительные связи с диаметром набухшей икры. Уменьшение количества белка и жира при росте ИРП у сазана свидетельствует об истощении рыб; у белого амура такие тенденции диаметрально противоположны. Негативная зависимость между содержанием минеральных веществ в икре и ИРП самок может свидетельствовать об их общем дефиците в предовуляционный период. Однако взаимосвязи содержания изученных микроэлементов с рабочей плодовитостью в большинстве случаев недостоверны, только марганец обнаруживает тенденцию к росту параллельно с увеличением плодовитости.

4.5. Биохимические изменения при резорбции и преовулярном перезревании икры отчетливо заметны по сравнению не только с высококачественной икрой, но даже и по сравнению с постовулярно перезревшей. В наибольшей степени возрастает обводненность икринок у всех видов: 76,62 ± 1,11% у сазана, 79,44 ± 1,78% у белого амура, 78,87 ± 1,19% у пестрого толстолобика. Количество белка и липидов значительно уменьшено, что может свидетельствовать об интенсивном лизосомальном гидролизе. Возрастает электрофоре-тическая подвижность всех белковых фракций, что позволяет предположить

изменения конформационного состояния белков и их физико-химических свойств при резорбции.

В резорбирующейся икре меняется и соотношение липидных компонентов. По сравнению с постовулярно перезрелой икрой в ней еще меньше фосфоглицеридов, свыше 50% от общих липидов составляют лабильные энергетические соединения (moho-, да- и триацилглицерины) и эфиры холестерина. Содержание всех липидных фракций в расчете на сырую массу падает (Запепухин, 19856).

За счет уменьшения количества белков и липидов в сухом веществе возрастает доля минеральных веществ. У всех видов резко увеличивается соотношение натрия и калия, что связано с интенсивным обводнением резорби-рующихся яйцеклеток и усилением ионного обмена между ними и полостной жидкостью. Изменения в содержании других элементов не имеют ярко выраженных тенденций: содержание цинка и никеля меняется мало; концентрация меди у сазана сохраняется на одном уровне с постовулярно перезревшей икрой, а у растительноядных рыб даже повышается.

Биохимические особенности процессов перезревания и резорбции икры карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства в целом сходны с таковыми, наблюдавшимися в естественных условиях (Жукинский и др., 1979, 1981). Однако при экзогенной стимуляции созревания у растительноядных рыб биохимичесхие изменения, связанные с потерей способности икры к оплодотворению, проявляются гораздо быстрее — в течение 40-60 минут. Интенсивно идет резорбция желтка и жира: уже через двое суток после овуляции их концентрация в икре падает примерно вдвое, почти полностью теряется пигментация икры — это гораздо быстрее, чем у различных представителей семейств осетровых, карповых и окуневых рыб (Фалеева, 1979, Жукинский, 1981, Кошелев, 1984, и др.). Ускоренная деструкция яйцеклеток карповых рыб может быть следствием не только введения экзогенных гормонов, но и воздействия температурного фактора: в наших условиях в период выдерживания самок температура воды была на 4-15° С выше, чем в опытах других исследователей.

Биохимический состав преовулярно перезревшей икры несколько отличается от такового при постовулярном перезревании. Это обусловлено тем, что процесс преовулярного перезревания происходит не в полости тела самки после овуляции, а внутри фолликулов, при длительном воздействии нерестовых температур — следовательно, деструкции подвержены ооциты с незавершенным трофоплазматическим ростом. Вымет такой икры происходит на фоне гиперфункции эндокринных желез, и для него достаточна небольшая доза внешних гормонов (предварительная инъекция). Преовулярно (интрафолли-кулярно) перезревшая икра пестрого толстолобика характеризуется полной потерей фертильности, морфологическими признаками дегенерации, значительно пониженным содержанием белка и липидов. В то же время повышенное содержание минеральных элементов и незначительная (по сравнению с постовулярно перезревшей икрой) обводненность сближают ее с недозрелой икрой. Судя по изменениям качественного и количественного состава белков

и липидов можно полагать, что такая икра по биохимическим показателям занимает промежуточное положение между постовулярио перезревшей и ре-зорбирующейся икрой.

Полученные нами данные подтверждают справедливость вывода об единстве биохимического механизма деструкции яйцеклеток - ферментативного лизо-сомального гидролиза - независимо от того, при каких условиях (вне или внутри фолликулов) происходит дегенерация (Жукинский и др., 1981).

Глава S. «Разнокачественность и жизнестойкость личинок». При искусственном воспроизводстве в контролируемых условиях возрастает роль эндогенной разнокачественности, проявления которой (размеры, прирост, выживаемость) можно проследить главным образом до перехода личинок на смешанное и внешнее питание, поскольку в дальнейшем решающими становятся экологические факторы водной среды - прежде всего качественный и количественный состав кормовых организмов, их доступность, биохимический состав н калорийность. Считается, что именно в этот период характеристики молоди отражают генетический потенциал родительских особей, реализуемый в последующем развитии (Fowler, 1972, Беляев, Чепурнов, 1978, Живо-товский, 1991).

Известно, что выживаемость голодающих личинок определяется целой группой факторов эндогенной разнокачественности:

- разницей между исходным биохимическим составом овулировавшей икры и степенью расходования тех или иных компонентов в ходе эмбрионального развития;

- реализацией морфо-физиологических дефектов, унаследованных от родительских особей, особенно на «критических» стадиях развития;

- необратимыми изменениями в желудочно-кишечном тракте, обусловленными отсутствием пищи и деградацией ферментных систем.

Выяснено, что независимо от происхождения и степени доместикации личинки сазана и карпа, вылупившиеся из высококачественной зрелой икры или переходящие на смешанное питание, имеют ббльшие размеры и прирост при меньшей вариабильности длины в сравнении с теми, которые появились на свет из недозрелой или перезрелой икры. При этом достоверных корреляций между биологическими характеристиками производителей и выживаемостью голодающих личинок не выявлено, и лишь при регрессионном анализе можно выявить тенденции к повышению их жизнестойкости с возрастом самок. Длина вылупляющихся предлнчинок растет с увеличением рабочей плодовитости, массы овулировавшнх икринок, диаметра набухшей икры и у сазана, и у карпа; противоположная тенденция имеет место для плотности икринок и вариабильности диаметра набухших икринок.

Отмечено, что длина предлнчинок при вылуплении достоверно коррелирует с процентом оплодотворения, процентом НРЭ и процентом выхода: например, в J982 году у сазана коэффициенты корреляции составляли соответственно +0,844, +0,662, +0,485; для белого амура +0,919, +0,800, +0,718; для пестрого толстолобика +0,861, +0,724, +0,602. Эмбрионы из недозрелой икры до вылуплен ия доживают в единичных экземплярах, что определяется

аснюфонностью созревают ооцитов. Следовательно, увеличение длины вылупляющихся предличинок согласуется с представлениями о лучшем качестве овулировавшей икры. Кроме того, в экспериментах установлены количественные характеристики выживаемости не питавшихся личинок карповых рыб и их взаимосвязи с качеством овулировавшей икры:

Качество икры » Ьи»

Сазан Недозрелая 96,0 ± 14,4 134,0 ±11,4 0,72

Зрелая 188,2 ±17,9 274,7 ±153 0,69

Перезрелая 117,0*17,3 195,4 ±20,6 0,60

Карп зеркальный Недозрелая 88,0 ±5,7 130,0 ±9,8 0,68

Зрелая 221,8* 13,7 313,1 ± 143 0,71

Перезрелая 1493 ±15,4 188,0 ±18,0 0,79

Не выявлено линейных корреляций между размерами и выживаемостью личинок и биологическими характеристиками самок. И у сазана, и у карпа среди показателей, позитивно связанных с выживаемостью не питавшихся личинок; вновь отмечена рабочая плодовитость и диаметр набухшей икры - характеристики, связанные с ходом эмбрионального развития. Противоположные нелинейные регрессии проявляются для вариабильности размеров овулировавшей и развивающейся икры и личинок. Для массы, диаметра и плотности овулировавших икринок можно выделить диапазоны значений, соответствующие наибольшей выживаемости Ь 50 и Ь 1оо- В то же время длина личинок на этапах А и В, их прирост за период эндогенного питания, величины Ъ » и ц» тесно связаны между собой: рост каждого из этих показателей приводит к увеличению остальных, о чем можно судить по высокодостоверным коэффициентам корреляции и графикам нелинейной регрессии (см.: Залепухин, 2006).

По нашим данным, выживаемость не питающихся личинок напрямую зависит от исходного содержания белка и гликогена в овулировавшей икре и у карпа (рис. 7-8), и у сазана; противоположная тенденция отмечена для минеральных веществ (рис. 9):

в овулировавшей икре зеркального карпа

у .<.1110,вв37)-и-х*(2705,71Ов)*х* <-1320,в 10 )

Рис.8. Зависимость выживаемости I. ню от содержания гликогена в овулировавшей икре зеркального карпа

Рис. 9. Зависимость выживаемости юо от содержания минеральных веществ в овулировавшей икре зеркального карпа

Чрезмерный рост уровня липндов негативно сказывается на выживаемости голодающих личинок, хотя и при разных границах этого биохимического показателя: свыше 5% (в расчете на сырую массу) у сазаиа и более 4,4% у зеркального карпа. В то же время рост соотношения «белок / жир» благоприятно сказывается на величинах Ь и и Ьюо- Для большинства липидных компонентов овулировавшей икры у сазана и карпа можно выделить диапазон значений, соответствующих наибольшей длине вылупляющихся предличинок и выживаемости голодающих особей. Это лишний раз подчеркивает важность оптимального соотношения всех биохимических компонентов (в том числе липидных) для дальнейшего эмбрионального и постэмбрионального развития. В целом же рост величины Ь юо наблюдается при увеличении доли (в % от общих липидов) свободного и связанного холестерина и триаци л глицеринов и снижении доли неэстерифицированных жирных кислот в овулировавшей икре,

У сазаиа выживаемость не питавшихся личинок мало зависела от содержания изученных макро- и микроэлементов в овулировавшей икре. Резко негативная тенденция отмечена лишь между Ь ¡о и Ьцо и количеством никеля. У зеркального карпа, выросшего в условиях относительно стабильного солевого состава воды в прудах, химический состав овулировавшей икры в боль-

шей степени определяется накоплением и межорганным перераспределением жизненно важных элементов, необходимых для обеспечения ранних этапов развития. По данным регрессионного анализа, с увеличением содержания калия, меди, цинка и кобальта в икре выживаемость не питавшихся личинок зеркального карпа возрастает, а с ростом марганца и никеля - падает. Такое соотношение микроэлементов указывает на возможность стимулирования жизнестойкости не питающихся личинок путем добавления в воду инкубационных аппаратов тех или иных элементов в биотических концентрациях (За-лепухин и др., 1982).

Большинство вышеприведенных тенденций оправдывается и при изучении размеров вылупляющихся предличинок растительноядных рыб, но у пестрого толстолобика многие из них выражены слабее, чем у белого амура. Их длина растет с увеличением рабочей плодовитости, массы овулировавших икринок, диаметра набухшей икры, белка и гликогена; уменьшается при высокой вариабильности диаметра овулировавших и развивающихся икринок. Однако у белого амура этот показатель растет с увеличением абсолютного содержания (в мкг на 1 икринку) фосфоглиперндов и свободного холестерола и падает при повышении коэффициента Дьерди свыше 1,5. У пестрого толстолобика размеры предличинок практически не зависят от содержания жира в овулировавшей икре, но увеличиваются в зависимости от уровня триацилглицеринов. Среди компонентов минерального состава также можно выделить элементы, позитивно (натрий, калий, цинк, медь, кобальт) или негативно (марганец и никель) влияющие на длину вылупляющихся предличинок.

Глава 6. Сравнительная характеристика производителей, выросших в различных экологических условиях. Альтернативным путем использования биологических ресурсов является пополнение маточных стад рыбоводных хозяйств и воспроизводственных комплексов половозрелыми рыбами из природных водоемов. Помимо эксплуатации пользовательных маточных стад, в практике искусственного воспроизводства необходимость вылова и завоза таких производителей возникает достаточно часто. Это диктуется как научными, так и производственными обстоятельствами. Во-первых, для обогащения генетического фонда пресноводных, полупроходных и проходных рыб, в том числе содержащихся и разводимых в условиях аквакультуры, целесообразно проводить гибридизацию диких видов с одомашенными высокопродуктивными формами (Moav et all., 1978), что не является редкостью в селекционно-племенной работе с рыбами: в России для выведения новых пород карпа часто использовался амурский сазан, обладающий повышенной холодостойкостью (Кирпичников, 1987). Во-вторых, отлов «диких» рыб может определяться форс-мажорными обстоятельствами — массовой гибелью племенного поголовья; острой нехваткой площадей для содержания ремонтно-маточных стад; наложением ветеринарного карантина, исключающего возможность использования племенных производителей.

В главе б приводятся результаты сравнительного анализа производителей, выросших в различных экологических условиях Нижней Волги (в прудах и в естественных водоемах) и использованных для искусственного воспроиз-

водства в течение одного вегетационного сезона в Башмаковском инкубационном цехе. В обоих случаях производители перед нерестовой кампанией содержались в сходных условиях, получение потомства осуществлялось по общепринятым методам заводского воспроизводства (Конрадт, Сахаров, 1969; Виноградов и др., 1975).

По нашим данным, карпы местной селекции превосходят «дикого» сазана по большинству репродуктивных показателей и результатам инкубации (табл. 2), что может быть объяснено рядом факторов:

- значительной разнородностью яйцеклеток, обуславливающей более высокую вариабильность икринок у сазана и различный уровень накопления эссенциальных веществ в гонадах, который отражается в большем количестве структурных (белок) и энергетических компонентов (гликоген, триацилгли-церины и эфиры холестерина) у карпов;

- потерей многих жизненно важных макро- и микроэлементов в процессе транспортировки производителей из солоноватых вод предустьевого взморья Каспия в пресную воду и их истощения в период преднерестового содержания. Вполне возможно, что утраты многих ионов и жизненно важных соединений можно было бы избежать, выдерживая производителей сазана в ближайший преднерестовый период в воде с определенным солевым составом - подобно тому, как это предлагается делать у осетровых рыб (Гарлов и др., 1979).

Обе породные группы карпа превосходят сазана и по жизнестойкости не питающихся личинок (табл. 2). Однако использование «диких» производителей дает существенное преимущество - возможность начинать инкубацию раньше, при 16-18° С (у карпов - только с 18й С), что дает выигрыш в 3-6 дней при зарыблении выростных прудов и соответственно прибавку в рыбопродуктивности.

Анализ разнокачественной икры сазана и двух групп карпов продемонстрировал наличие всех тех же тенденций, что и в 1980-1984 гг. Критериями высокого качества икры по-прежнему можно считать ббльшую массу овули-ровавшнх икринок, диаметр набухшей икры, меньшую варнабнльность диаметра овулировавших икринок. Изучение биохимического состава показало, что у обеих групп карпа овулировавшая икра содержит больше белка и гликогена, что создает лучшие условия для развития эмбрионов. Близкие результаты получены при изучении фракционного состава липидов и элементарного состава.

В то же время необходимо отметить сходство биохимических механизмов созревания и перезревания икры и у сазана, и у карпов местной селекции с различным типом чешуйчатого покрова. Разнообразие условий обитания рыб в принципиально различных экологических условиях природных водоемов и прудовых хозяйств, судя по всему, не коснулось динамики формирования разнокачественных половых продуктов. Одновременное использование для искусственного воспроизводства «диких» и «культурных» производителей можно рассматривать при анализе разных ступеней доместикации и селекционной работы.

Таблица 2

Сравнительная характеристика производителей, выросших в различных экологических условиях _н_ использованных для искусственного воспроизводства в VI зоне рыбоводства__

Пошатепи Cyprinus carpio L Aristichthys nohtli? Rich.

сазан карп чешуйчатый карп зеркальный «прудовые» «речные»

Возраст самок п нерестовой кампании 4+-13+ 6+-9+ 5+-10+ 6+-12+ 7+-13+

Упитанность самок ноФультону 1,66*0,29 1,61*0,32 1,55*0,26 1,39*0,11 1,68 ±0,16

Средняя рабочая плодовитость, тыс. штук 447,8 476,3 460,8 406,2 738,6

Относительна* рабочая плодовитость, тыс. шт. / кг 73,80 88,05 81,61 40,3 59,0

Масса овулировавших икринок, мт ] ¿г ±0,04 1,53 ±0,07 1,54 ±0,06 1,54 ±0,03 1,57*0,03

Диаметр овулпропавших икринок, мм 1,60 ±0,04 1,71 ±0,10 1,74*0.11 1,74*0,13 1,76 ±0,10

Варнабильность С, диаметра овулировавших икринок 6,OS 5,35 5,27 6,42 6,40

Плотность овулировавших икринок 0,71 А 0,05 0,61*0,11 0,55*0,09 0,57*0,14 0,57 *0,i0

Диаметр набухших икринок, ми ±0,07 1,95 ± 0.09 1.95 ±0,08 4,55*0,53 4,80 ±0,41

Вариабилыюсть С\ диаметра набучшнч икринок 6,88 3,93 3,76 7,98 5,63

Средний процент оплодотворения 60,8 68,6 76,5 73,8 75,0

Средний процент нормально развивающихся эчбрионов 56,0 60.5 71,2 58,5 60,1

Средний процент выхода 32,1 44,1 54,8 33,6 43,4

Длина предличинок при вылупленни, мм 5,24*0,16 5.14 ±0,23 5,45*0,83 6,31*0,28 6,36*0,35

Варнабкльность Сv длины вылупившихся предличинок 4.19 2.69 3,13 5,99 5,37

Длина личинок, переходящих на смешанное питание, мм 6,07 ±0,50 6,17 ¿0,69 6,59 ±0,25 нет данных нет данных

Прирост личинок ад период эндогенного питания, мм 0,83 * 0,07 1,03 ±0,14 1.15 ± 0,15 нет данных нет данных

Выживаемость не питавшихся личинок (часы): L я 147,8 161,7 185,1 110,8 100,0

Lia> 220,0 228,6 258,8 174,3 175,3

Биохимический состав оаулировавшей нхрм ( в % сырой массы)

Вола 1 70,3$ ± 0,87 70,11 ±0,52 70,27 ±0,47 70,56 ±1,06 70,52 ±0,70

Сухое вещество 29,62 ±0.87 29,89 ±0,52 29,83 ± 0,47 29,44 ±1,06 29,48 * 0.70

Белок 19.52 ±0,97 20,11 ±0,59 20,09 ± 0,91 19,72 ±1,35 20,54 ± 1,50

Жир 3,40 ±0,95 3,89 ±0,22 4,05 ± 0,23 4,65 ±0,25 4,77*0,47

«Белок/ жир» 6,17 ±0,76 5,19 ±0,34 4,96 ± 0,39 4,24 ±0,32 4,36 ±0,58

Минеральные вешестиа 5,67 * 0,94 4,89*0,82 4,47*0,79 5,04* 1,61 4,16* 1,30

Гликоген 0,87 ± 0,09 1,0! ±0,11 1,02*0,10 0,22*0,03 0,23 ± 0,03

п 42 19 30 30 32

В условиях различных водоемов Нижневолжского региона, куда с 1960-х гг. осуществлялся выпуск разновозрастной молоди растительноядных рыб, полученной путем заводского разведения, они нашли для себя хорошие экологические условия для роста и развития, но не для естественного нереста, У пестрого толстолобика, перешедшего на вынужденное питание детритом и фитопланктоном, наблюдались нарушения оогенеза и массовая резорбция желтковых ооцитов на IV стадии зрелости гонад (Белоцер-ковский, 1984), что не позволяло получать от таких производителей нормальную икру после экзогенного стимулирования созревания.

Почти двухлетнее содержание «речных» самок пестрого толстолобика в прудах Башмаковского цеха привело к восстановлению нормального хода созревания ооцитов и возможности использования таких рыб для искусственного воспроизводства. Оказалось, что «речные» рыбы значительно превосходят «прудовых» по темпу роста и репродуктивным признакам (табл. 2). Их преимущества выразились прежде всего в ранних сроках готовности к нерестовой кампании — на 20 дней раньше (в первой декаде июня) и в значительно большей рабочей плодовитости самок. Общий биохимический состав овули-ровавшей икры, рыбоводные показатели инкубации, выживаемость не питавшихся личинок в целом оказались близкими (табл. 2). Различия между «прудовыми» и «речными» самками становятся более заметными при анализе разнокачественной икры, особенно недозрелой и перезрелой: во всех группах икры «прудовых» самок содержится меньше фосфоглицеридов и триацилглицеринов, но больше холестерина, моно- и диашшглицеринов. Каких-либо биохимических особенностей при потере оплодотворяемости у «речных» рыб не отмечено — наблюдается падение уровня белка, рост обводненности и количества минеральных элементов при сходной с «прудовыми» рыбами динамике фракционного состава липидов.

Достаточно сильные корреляции выявлены между выживаемостью не питавшихся личинок и компонентами биохимического состава:

Биохимические показатели (в расчете на сырую массу) «прудовые»самки «речные» самки

L JO L too Lso L joo

Вода +0,14 +0,16 -0,46 -0,47

Сухое вещество -0,14 -0,16 +0,07 +0,06

Белок +0,83 +0,80 +0,90 +0,87

Жир +0,34 +0,35 -0,23 -025

Минеральные вещества -0,82 •0,80 -0,70 -0,64

«Белок / жир» +0,50 +0,48 +0,59 +0.58

Гликоген +0,60 +0,59 +0,49 +0,45

в 29 29

Судя по гематологическим характеристикам рыб в период созревания и овуляции (прежде всего — уровню гемоглобина и эритроцитов), можно придти к выводу о ббльшей интенсивности обменных процессов у «речных» самок.

что, несомненно, связано с их высокой плодовитостью, а по величине КСБ можно достаточно точно разделять рыб в состоянии, близком к нерестовому и далеком от него. Те же показатели красной крови достаточно сильно коррелируют с величинами Ь ^ и Ь мо-

Совокулность полученных данных указывает на возможность использования производителей сазана и пестрого толстолобика, отловленных в естественных водоемах, для пополнения маточных стад и искусственного воспроизводства. Следует ожидать, что интенсивный обмен веществ, обусловленный благоприятными условиями нагула в природных условиях, положительно скажется на темпе роста и жизнестойкости рыбопосадочного материала для прудовых хозяйств и водоемов комплексного назначения. Немаловажно и то обстоятельство, что в современных условиях имеется уникальный шанс расширения генофонда искусственно разводимых видов за счет половозрелых особей из естественных водоемов - о целесообразности подобной работы свидетельствует опыт создания маточных стад на осетровых рыборазводных заводах Волго-Каспийского бассейна (Никоноров и др., 2001), что представляет один из перспективных путей использования рыбных биологических ресурсов пресноводных водоемов.

Глава 7. Обсуждение результатов. Научное и практическое значение концепции эндогенной разнокачественности может рассматриваться в следующих основных аспектах: а) теоретических; б) диагностических; в) прикладных и ресурсосберегающих.

7.1. Теоретический аспект. Изменчивость и разнокачественность живых организмов определяют процесс формирования биоразнообразия и в то же время представляют его проявления в окружающей природной среде. У рыб процесс формирования внутривидового биоразнообразия и численности очередного поколения может начинаться с изменчивости и разнокачественности половых клеток, определяемых как генотипическими, физиологическими, возрастными особенностями производителей, так и соблюдением биотехнических требований в условиях искусственного воспроизводства.

Применительно к рыбам, концепция эндогенной разнокачественности (КЭР) опирается на три основополагающих взаимосвязанных определения, соответствующие триаде объектов исследований:

Качество производителей - биологическая полноценность как совокупность физиолого-биохимических свойств, определяющих нормальный ход формирования половых продуктов, их качество и жизнестойкость потомства.

Качество икры - способность к оплодотворению и нормальному развитию. Оценивается по морфологическим, гистологическим, физио лого-биохимическим параметрам, а также по характеристикам эмбрионального развития.

Качество молоди - общая жизнестойкость, устойчивость к воздействию разнообразных факторов внешней среды, имеющих абиотическую и биотическую природу. Может быть оценена совокупностью тестов по жизнестойкости, терморезистентности, устойчивости к солёности или гипоксии, поведенческим адаптациям и др.

В широком смысле КЭР изучает весь комплекс генетически определённых свойств родительских особей, оказывающих влияние на динамику численности и продуктивность популяций в природных и искусственных экосистемах. В этом понимании данная концепция должна быть теоретической основой поли функционального принципа оценки качества производителей н потомства. В узком (прикладном) смысле КЭР изучает конкретные факторы влияния и зависимости между характеристиками производителей, их половых продуктов и молоди в условиях естественного и искусственного воспроизводства рыб.

Обобщение современных взглядов на составные компоненты и факторы формирования разнокачествен мости в условиях естественного размножения можно представить по данным таблицы 3.

Таблица 3

Представления о разнокачественное™

по В.Н.Жукннскому, 1981)

Экзогенная разнокачествен-ность = средовая кодификационная изменчивость

I

Прямо« воздействие факторов среды

Составляющие Факторы влияния

Генотшзичесхая 1. Видоспецифичные наборы хромосом материнского и отцовского организма 2, Ядерная н «итоплазмагн ческая изменчивость половых клеток (ооцнтов и сперматозоидов)

Паратнпнческая 1, Теми роста к скорость полового созревания 2, Экологические условия нагула, зимовки, преднерестового содержания. 3, Возраст, физиологическое состояние рыб, уровень нейро-гуморальной регуляиии

Индивидуальная (случайная ненаследствеиная) ]. Различное расположение яйцеклеток в гонадах ло отношению к кровеносным сосудам. 2. Биохимический состав яйцеклеток 3. Технологические причины (травматизация я пр 4. Наличие или отсутствие нерестовых условий

По нашим данным, в условиях искусственного воспроизводства представления об эндогенной разнокачественное™ могут быть сгруппированы по времени проявления и объектам исследования (табл. 4). Экзогенная разнока-чественность оценивается при конкретном влиянии того или иного экологического фактора либо их совокупности, причем достаточно часто совершенно разные абиотические факторы вызывают сходные последствия в раннем онтогенезе рыб. Эндогенная же разнокачественность может быть выявлена в контролируемых условиях заводского разведения. Период выявления факто-

ров эндогенной разнокач ественности также ограничен во времени - фактически он охватывает ближайший преднерестовый период, включая интервал между гипофизарными инъекциями; начальные периоды онтогенеза - от искусственного осеменения до перехода личинок на внешнее питание.

Таблица 4

Проявления эндогенной раз но качественности в условиях искусственного воспроизводства рыб

Время проявления Объект исследований Проявления разнокачественное™

Преднерестовый период Производители 1. Бонитировка по классам, т.е. по степени готовности к нересту 2. Состояние гонад перед инъецированием 3. Состояние нейрогуморал ьной системы регуляции 4. Уровень накопления эссенциаль них веществ в яйцеклетках 5. Гетерохронность созревания в нерестовом сезоне.

Нерестовая кампания Производители, овулнровавшая нкра и сперма 1. Реакция на введение экзогенных гормонов (рефрактерность) 2. Концентрация гормонов в крови 3. Лабильность физиолого-биохи-мических показателей крови 5. Синхронность или гетерохрон-коегь овуляции. 5, Рабочая плодовитость 6. Функциональное состояние яйцеклеток и сперматозоидов (качество половых продуктов)

Инкубация Развивающаяся икра 1. Оллодотворяемостъ 2. Соотношение нормально к уродливо развивающихся эмбрионов 3. Характеристика аномалий эмбрионального развитая 4. Скорость эмбрионального развития.

Вылупляющиеся предличитси 1. Характер вьиуплеиия 2. Аномалии у предличикок. 3. Размеры и масса вылупляющихся предяичинок

Подращивание Личинки 1. Размеры и масса личинок при переходе на внешнее питание. 2. Жизнестойкость голодающих и питающихся личинок.

Совокупность собственных и литературных данных позволяет утверждать, что при искусственном воспроизводстве выделяется дополнительная группа факторов эндогенной разнокачественное™, связанная с технологиче-

скими условиями выдерживания, экзогенного стимулирования созревания и получения половьгх продуктов и активно влияющая на морфологические и биохимические характеристики разнокачественной икры, ход эмбрионального развития, выживаемость личинок и молоди. Это означает, что к генотапн-ческой и паратипической составляющим эндогенной разнокачественности добавляется «технологическая составляющая», воздействующая на качественные и количественные характеристики раннего онтогенеза рыб. Воздействие технологических факторов эндогенной разнокачественности на результативность искусственного воспроизводства можно рассмотреть по нескольким направлениям:

а) в условиях искусственного воспроизводства производители, отбираемые для инъецирования, весьма разнообразны: они отличаются по возрасту и размерам, упитанности и генотипу и т.д.; обладают различной степенью зрелости яйцеклеток в гонадах, сугубо индивидуальным уровнем обмена веществ и состоянием нейро-гуморальной системы регуляции процессов размножения. В силу этих причин созревающие ооциты также характеризуются исходной биологической и биохимической неоднородностью. Поэтому использование в рыбоводных хозяйствах стандартных, апробированных в течение ряда лет дозировок гипофиза неизбежно приводит к получению различной по качеству овулировавшей икры. Наши данные показывают, что недозрелая и зрелая икра отличаются по многим морфологическим и биохимическим параметрам, причём тенденции перехода к высококачественной зрелой икре у всех трёх видов обнаруживает значительное сходство. В то же время существенно различается характер эмбрионального развития и жизнестойкость личинок, полученных из икры разного качества.

б) использование для искусственного осеменения высококачественной спермы, полученной от трёх-шести самцов, в значительной степени нивелирует проявление неблагоприятных «отцовских» эффектов в эмбриональном развитии, которые реализуются на более поздних стадиях онтогенеза. Такой вариант искусственного осеменения позволяет пренебречь возможностью влияния самцов на эндогенную разнокачественность, обусловленную состоянием яйцеклеток;

в) при созревании икры под воздействием гипофизарных инъекций возможно продолжение накопления органических (белок, липиды) и неорганических (вода и некоторые микроэлементы) веществ в икре, о чем свидетельствуют изменения морфометрических показателей и биохимического состава недозрелой и зрелой икры;

г) раннее или позднее отиеживанне икры у самок по сравнению с оптимальными сроками (то есть со временем овуляции) приводит к значительному ухудшению качества икры. «Недозрелая» или «перезрелая» икра по большинству признаков отличается от высококачественной «зрелой» икры. Так, у растительноядных рыб передержка овулировавшей икры в полости тела самки (так называемое «посговулярное перезревание») за 30-60 минут может привести к полной потере оплодотворяемости. Этот процесс, по нашим данным, сопровождается серьёзными сдвигами биохимического состава: растёт об-

воднённость икры, падает содержание белка, сокращается доля фосфолипи-дов и возрастает количество свободных жирных кислот, меняется соотношение «натрий / калий» и т.д. Различия между недозрелой и перезрелой икрой, ' обусловленные именно технологическими условиями получения половых продуктов, существенно превосходят изменения, связанные с биологическими особенностями производителей. С помощью статистических методов нами показано, что экстерьерные признаки самок и их возраст у трёх изученных видов не оказывают заметного влияния на качество и развитие икры и жизнестойкость эмбрионов. С оплодотворяемостью, процентом нормально развивающихся эмбрионов и процентом выхода предличинок достоверно коррелирует только рабочая плодовитость самок — величина, также зависящая от технологических факторов.

Развивая представления В.И. Владимирова (1965, 1974) об конституциональных и энергетических взаимосвязях между родителями и потомством у рыб при естественном размножении, мы приходим к выводу о том, что при искусственном разведении зависимости гораздо сложнее — речь может идти о «функциональных связях». В это понятие должно быть включено представление об интенсивности обменных процессов в организме производителей и состоянию их нейро-гуморальной системы. Параметры эрнтрона и концентрация гормонов в крови определяют, с одной стороны, фон, на котором происходит экзогенное стимулирование созревания половых продуктов. Количественные характеристики гемоглобина и эритроцитов как отражение эндогенных обменных процессов связаны определенными зависимостями с рабочей плодовитостью самок, с биохимическим составом овулировавшей икры, с оплодотворяемостью и ходом эмбрионального развития и даже с жизнестойкостью не питавшихся личинок. С другой стороны, созревание и овуляция у рыб считаются относительно независимыми процессами, но введенный извне комплекс гормонов, несомненно, сказывается и на интенсивности метаболизма, и на качестве половых продуктов. Таким образом, возникает цепь последовательных и взаимосвязанных параметров: система эритрона рабочая плодовитость биохимический состав овулировавшей икры оплодотво-ряемость нкры -» диаметр набухшей икры -* длина вылупляющихся предличинок -* прирост личинок за период эндогенного питания длина личинок, переходящих на смешанное питание -» выживаемость -» выживаемость Ьюо не питавшихся личинок. Следовательно, можно утверждать, что на формировании следующего поколения сказываются различные компоненты эндогенной разнокачественности производителей, икры и личинок.

Искусственное воспроизводство означает переход от пассивных мер охраны (например, в виде особо охраняемых природных территорий) к активной борьбе за спасение многих видов - в сложившихся экологических условиях было бы наивно рассчитывать на реальное улучшение условий естественного размножения не только рыб, но и других животных.

Таким образом, теоретическое значение КЭР можно рассматривать по двум основным направлениям:

- как биологической основы оценки качества производителей в условиях искусственного воспроизводства;

- как возможности прогнозирования численности годового класса и величины пополнения биологических ресурсов при выпуске молоди в естественные водоемы (с учетом промыслового возврата) на основе представлений о взаимосвязи между качеством производителей и потомства.

7.2. Диагностический аспект. В результате экспериментальных исследований выявлен ряд биометрических и физиолого-биохимических характеристик, пригодных для оценки производителей, икры и личинок, в том числе при различных нарушениях репродуктивного цикла и биотехнического процесса. Использование таких показателей базируется не только на визуальном или инструментальном сравнении, но и на результатах биометрического моделирования (линейной корреляции и нелинейной регрессии) между характеристиками половозрелых рыб, развивающейся икры и потомства. Диагностическое значение КЭР заключается:

1) в анализе динамики функциональных связей между физиологическим состоянием производителей, морфологическими и биохимическими характеристиками овулировавшей икры, размерами и выживаемостью потомства;

2) в раскрытии биохимических механизмов процессов созревания и перезревания икры карповых рыб при экзогенном стимулировании созревания;

3) в понимании механизмов накопления и трансформации структурных биохимических компонентов в овулировавшей икре (прежде всего - белков и фосфоглицеридов) при воздействии экзогенных гормонов.

Значительные колебания индивидуальных Гематологических показателей производителей свидетельствует о сильной лабильности физиологического состояния. Характеристиками, четко связанными с рыбоводным качеством икры, следует считать показатели системы эрнтрона (красной крови) - концентрацию гемоглобина и эритроцитов. Как правило, при повышении данных показателей у самок карпа и пестрого толстолобика возрастают процент оплодотворения и процент выхода, уменьшается количество уродливых эмбрионов, Параметром, отрицательно связанным с рыбоводными показателями развивающейся икры у обоих видов, является коллоидоустойчивость сывороточных белков (КСБ), а у карпа, кроме того, уровень общих липидов, а- и <5-липопротеидов и кальция. У карпа и пестрого толстолобика с процентом оплодотворения икры достоверно связана концентрация свободного холестеро-ла в сыворотке, причем у пестрого толстолобика высокодостоверные корреляции сохраняются в ходе всего эмбрионального развития.

Самки карповых рыб после экзогенного стимулирования процессов созревания обладают видоспецифичным биохимическим составом овулировавшей икры. Рыбоводные характеристики икры (оплодотворяемость и др.) в большей степени определяются условиями ее получения и в меньшей — биологическими особенностями производителей. Это позволяет выделить не только генотипические и паратипические компоненты эндогенной разнокаче-ственности, но и технологическую составляющую. Недозрелая икра характеризуется наименьшей обводненностью, наибольшим количеством минераль-

ных элементов, высоким уровнем фосфоглицеридов и низкими значениями коэффициента Дьерди. Перезрелая икра имеет наибольшее количество воды и наименьшую долю фосфоглицеридов, характеризуется повышенным уровнем свободных жирных кислот и эфиров холестерина, пониженной концентрацией £-липопротеидов в сравнении с высококачественной зрелой икрой.

Объективным критерием качества овулировавшей икры растительноядных рыб в условиях искусственного воспроизводства является содержание общего белка: максимальные значения соответствуют лучшим результатам инкубации и выживаемости не питающихся личинок. Дополнительными тестами при оценке качества икры могут быты для белого амура - количество фосфоглицеридов и ^-липопротеидов, для пестрого толстолобика — гликогена, свободного холестерола и меди.

Потеря способности икры к оплодотворению в результате постовуляр-ного перезревания связана с количественными изменениями структурных биохимических компонентов: на фоне развивающегося протеолиза возникает диспропорция в содержании фосфоглицеридов и холестерина, о чем можно судить по значительному росту коэффициента Дьерди. Динамика коэффициента Дьерди и соотношения «натрий / калий» согласуется с процессом интенсивного обводнения яйцеклеток.

Физиолого-биохимические особенности процессов перезревания и резорбции икры в условиях искусственного воспроизводства с применением метода гнпофнзарных инъекций в основном сходны с динамикой таких же процессов в естественных условиях. Но скорость биохимических изменений, связанных с потерей способности к оплодотворению и нормальному развитию, в наших условиях оказалась гораздо выше в сравнении с различными представителями осетровых, карповых, окунёвых рыб. Такая ускоренная деструкция яйцеклеток у трёх изученных видов может быть следствием совместного влияния температурного фактора и введённых извне гормонов. Резорбция зрелых яйцеклеток карповых рыб характеризуется повышением обводненности и уровня минеральных элементов, уменьшением содержания белка и липидов, изменениями электрофоретической подвижности белковых фракций и соотношения различных липндных компонентов, ростом отношения «натрий / калий».

Постовулярное перезревание икры и резорбция яйцеклеток значительно ухудшают физиологическое состояние самок белого амура, о чем можно судить по снижению уровня гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов в крови, общего белка в сыворотке; повышению скорости оседания эритроцитов и коллоидоустой ч и вости сывороточных белков.

7-3. Прикладные аспекты КЭР заключаются:

1) в обосновании необходимости отбора высокоплодовитых самок карповых рыб для заводского разведения;

2) в оценке готовности самок к нересту по показателям крови;

3) в определении критериев показателей качества производителей, икры и личинок;

4) в анализе возможностей применения микроэлементов как биостимуляторов развития икры и для повышения жизнестойкости личинок.

7.4. Ресурсосберегающие аспекты заключаются прежде всего в обосновании возможностей использования производителей из естественных водоемов для искусственного воспроизводства - альтернативного пути разумного использования биологических ресурсов водоемов при вероятной возможности обогащения генофонда маточных стад. Совокупность методов отбора высококачественных производителей различного происхождения должна способствовать сокращению материальных и трудовых затрат на содержание и эксплуатацию маточных стад карповых рыб в условиях предприятий аква-культуры и воспроизводственных комплексов; снижению расходов воды и электроэнергии; рациональному использованию прудовых площадей.

ВЫВОДЫ

Вывода диссертации можно сформулировать в виде основных положений концепции эндогенной разнокачесртвенности применительно к искусственному воспроизводству и формированию биологических ресурсов карповых рыб.

В нашем понимании концепция эндогенной разнокачественностр - это система взглядов и выводов, отражающая воздействие генетически детерминированных свойств взрослых рыб и их физиологического состояния на качество половых продуктов и молоди, на процессы формирования внутривидового разнообразия и величину пополнения промысловых запасов.

1. Нами предложена рабочая формулировка: «Раз но качествен ность есть неотъемлемое свойство живых организмов, отражающее совокупность признаков, отличающих отдельные клетки, особи, популяции по генетическим, фчзиодого-биохимическим, энергетическим, онтогенетическим, экологическим, это логическим, информационным критериям».

Понятие «разнокачественность» тесно связано с представлениями о биологическом разнообразии. Нам представляется вполне приемлемым такой путь формирования биоразнообразия:

Изменяемость от: дельных особей

Изменчивость множества особей

Разнокачественность множества особей

Биологическое разнообразие

2. В процессе индивидуального развития реализующие и лимитирующие факторы, определяющие экзогенную разнокачественность, и детерминирующие факторы эндогенной разнокачественности в совместном действии определяют динамику раскрытия генетической программы в раннем онтогенезе рыб, выживаемость и элиминацию, причём одни и те же внешние проявления могут быть результатом влияния как экзогенных, так и эндогенных факторов.

У рыб, обитающих в самых разнообразных естественных и искусственных условиях, разнокачествеиность проявляется в виде широкого диапазона морфологических, физиологических, биохимических характеристик половых продуктов, личинок и молоди, ювенильных и половозрелых рыб. В биологии и ихтиологии выделяют эндогенную разнокачествеиность, определяемую воздействием гено- и фенотипических характеристик производителей и их половых продуктов на выживаемость, элиминацию, темп роста молоди и др., и экзогенную разнокачествеиность, обусловленную влиянием основных факторов водной среды. Эндогенная разнокачествеиность может иметь парзти-пн чес кую составляющую, которая складывается из влияния условий нагула, зимовки, нереста и т.д. Генотип и ческая составляющая эндогенной разнокаче-ственности слагается из сочетания наследственных свойств, заложенных в половых продуктах, несущих определённую индивидуальность наследственных структур. В условиях искусственного воспроизводства добавляется технологическая составляющая, в значительной степени влияющая на характеристики и ход раннего онтогенеза.

3. Концепция эндогенной разнокачественности (КЭР) опирается на анализ триады объектов исследований: качество производителей качество икры -> качество молоди. В условиях искусственного воспроизводства решающее значение имеет качество икры, в количественных характеристиках которой отражаются физиолого-биохимнческие изменения, происходящие в организме производителей при экзогенной стимуляции созревания и определяющие ход эмбрионального развития и выживаемость личинок - условия, определяющие в дальнейшем величину пополнения популяций.

4. Место КЭР в теории биологического разнообразия и формирования биологических ресурсов определяется тем, что она:

- уточняет причины формирования внутривидового разнообразия рыб, выживаемости молоди и численности поколений на ранних этапах онтогенеза;

- раскрывает значение качественных характеристик состава и физиологического состояния производителей, качества их половых продуктов и потомства как фактора динамики стада рыб в природных условиях, определяя тем самым величину пополнения промысловых запасов или продуктивности аквакультуры;

демонстрирует зависимость качества половых продуктов от фи-зиолого-биохимнческих особенностей производителей;

показывает влияние качества икры на эмбриональное развитие и жизнестойкость молоди, и т.д.

5. Формирование очередного поколения (годового класса) за счет искусственного воспроизводства зависит от компонентов и проявлений эндогенной разнокачественности:

- от физиологического состояния производителей и условий преднерестового содержания;

- от исходного состояния яйцеклеток к моменту гормональной стимуляции процессов созревания половых продуктов;

- от качества получаемой икры;

- от выживаемости личинок;

- от размеров и физиолого-биохимических особенностей мололи, выпускаемой в пруды или в естественные водоемы.

Среди всех вышеприведенных показателей наибольшее значение для величины пополнения и формирования биологических ресурсов имеет выживаемость не питающихся личинок. Их более высокая толерантность к голоданию, обусловленная эндогенной разнокачественностью, дает определенные преимущества при неудовлетворительной обеспеченности пищей на ранних этапах развития.

6. Сформировано представление о «гематологическом статусе» карпа и пестрого толстолобика - совокупности параметров, соответствующих максимальным рыбоводным показателям инкубации (оплодотворяемости, % НРЭ, выхода и др.)

7. В отличие от естественного размножения, в условиях искусственного разведения, опирающегося на внешнюю стимуляцию созревания, размерно-весовые характеристики самок слабо связаны с рыбоводным качеством икры. Судя по коэффициентам корреляции и данным дисперсионного анализа при заводском разведении возраст самок, считающийся в рыбохозяйственной науке одним из ключевых факторов качества производителей и потомства, имеет гораздо меньшее значение в сравнении с технологическими условиями получения половых продуктов. Влияние возраста самок на гематологические параметры, биохимический состав овулировавшей икры, биологические характеристики развивающихся эмбрионов, жизнестойкость не питающихся личинок выявляется только при построении графиков нелинейных регрессий. В условиях искусственного воспроизводства гораздо большее значение, чем возраст, имеет степень зрелости ооцитов к моменту экзогенного стимулирования созревания половых продуктов.

8. В условиях искусственного воспроизводства самки сазана и карпа, белого амура и пестрого толстолобика, имеющие наибольшую плодовитость, характеризуются лучшими показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов. Величина рабочей плодовитости связана достоверными связями с рыбоводными характеристиками развивающейся икры и выживаемостью не питавшихся личинок.

9. Уровень гемоглобина и эритроцитов в крови самок карпа связаны положительными корреляциями с индивидуальной рабочей плодовитостью, диаметром и массой овулировавших икринок. Это означает, что лучшую по качеству икру продуцируют самые плодовитые самки с интенсивным обменом веществ. У пестрого толстолобика рабочая плодовитость самок и морфологические признаки овулировавших икринок достоверно связаны с количеством фосфоглицеридов, «-липопротендов и кальция в сыворотке крови. Гематологические параметры производителей сказываются и на выживаемости не питавшихся личинок: при анализе эндогенных взаимосвязей между качеством производителей, оцениваемым по гематологическим характеристикам, и качеством потомства, определяемым по размерам и выживаемости личинок, выявляются как позитивные зависимости (для показателей красной крови),

так и негативные (величина КСБ - коллоидоустойчивости сывороточных белков).

10. У рыб, сохраняющих асинхронность созревания ооцитов (сазан), для жизнеспособности эмбрионов и личинок более важен уровень накопления всех основных биохимических компонентов, что отражается в четких зависимостях эмбрионального развития от массы овулировавших икринок. Дня производителей с единовременным созреванием и овуляцией (растительноядные рыбы) более важным является содержание органических веществ в икре: прежде всего белков, гликогена и в меньшей степени липидов. Зависимость от биохимического состава овупировавшей икры для отдельных компонентов может проявляться не только для оплодотворяемости, но и в ходе эмбрионального и постэмбрионального развития.

1 ]. В раннем онтогенезе рыб при экзогенном стимулировании созревания и овуляции ооцитов увеличение вариабильности размеров овулировавших и набухших икринок, вариабильности длины вылупляющихся эмбрионов является негативным явлением, связанным со снижением выживаемости эмбрионов и личинок,

12. Качество икры, получаемой после экзогенной стимуляции созревания н овуляции, сильно влияет на размеры и выживаемость не питающихся личинок. Судя по имеющимся литературным данным (Веригин, 1987), оно влияет и на темп роста и биохимический состав молоди в течение всего первого года выращивания сеголетков, что не может не сказаться на результатах зимовки и выращивания товарной рыбы на втором году жизни рыб.

13. При анализе триады «качество производителей качество икры -» качество личинок» проявляются функциональные связи по цепи «степень зрелости ооцитов -» система эритрона самок -» рабочая плодовитость -* биохимический состав овулировавшей икры -» оплодотворяемость икры -* степень набухания икринок выход предличинок жизнестойкость не питающихся личинок», подтверждаемые высокодостоверными корреляциями и регрессиями. Снижение любого из этих показателей влечет за собой «сбой» в последующих звеньях, приводя к ухудшению результатов инкубации и дальнейшего выращивания. Наиболее важным звеном в триаде исследований эндогенной разно качественности является качество икры, с которым связано физиологическое состояние производителей и ход эмбрионального развития, а также выживаемость не питающихся личинок.

14. Для численности очередного поколения в популяциях, формируемых за счет искусственного воспроизводства, наиболее важна выживаемость не питающихся личинок, которая зависит от эндогенных компонентов (параметров производителей и получаемой икры). Личинки, полученные из высококачественной зрелой икры и обладающие высокой толерантностью к голоданию, могут иметь преимущество в неблагоприятных условиях внешней среды ~ при слабой обеспеченности кормовыми ресурсами.

15. Альтернативным вариантом использования биологических ресурсов является отлов половозрелых особей в природных водоемах в целях искусственного разведения. Такие производители имеют определенные преимущества

(по готовности к нерестовой кампания, плодовитости и др.) по сравнению с одомашнен ними формами; для них не выявлено принципиальных различий в механизмах формирования и ухудшения качества икры; они обладают сходной выживаемостью не питавшихся личинок. Допустимым является создание в рыбоводных хозяйствах одной из разводимых линий из производителей сазана или пестрого толстолобика, заготавливаемых б естественных водоемах.

Практические рекомендации.

При комплексном анализе любого вида и проявлений его эндогенной разнокачественности значительное увеличение количества изучаемых параметров производителей, икры и молоди дает больше шансов на выявление закономерностей и взаимосвязей между разнообразными признаками. Примененный нами эколого-биохи м нчес к и й подход в сочетании с биометрическим моделированием подходит не только для трех изученных видов рыб, но и для любого объекта искусственного воспроизводства. В машем исследовании демонстрируется принципиальная возможность интерпретации количественных показателей применительно к концепции эндогенной разнокачественности с помощью статистического анализа и стандартного пакета программ Microsoft Excel, которые существенно ускоряют и упрощают поиск тенденций между различными характеристиками.

Использование комплексного подхода позволило нам выявить целый ряд параметров, пригодных для оценки качества производителей, икры и личинок. Так, в селекционных целях необходимо отбирать наиболее высокоплодовитых самок, икра которых обладает лучшим рыбоводным качеством. Биометрическими признаками высококачественной икры могут служить наименьшая вариабильность диаметра овулнровавших и набухших икринок и наибольший диаметр набухшей икры.

На основе анализа взаимосвязей между параметрами крови самок и эмбриональным развитием нами выделены критерии «гематологического статуса» двух видов карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства, которые могут стать ориентиром при оценке качества производителей в иных экологических условиях. Биохимическими критериями высококачественной овулировав-шей икры растительноядных рыб может быть количество общего белка (свыше 20 % в расчете на сырую массу). Кроме того, у белого амура - содержание фос-фоглицеридов (20-25% от общих липидов) и (3-липопротеидов (90-П5мг% в расчете на сырую массу); у пестрого толстолобика - уровень свободного холе-стерола (6-9% от общих липидов), меди (13 — К? мг% в расчете на сырую массу) и гликогена (более 1,0% в расчете на сырую массу).

Ряд показателей можно использовать для выделения и отбраковки недоброкачественной икры (недозрелой, пре- н постовулярно перезрелой). К ним относятся: содержание воды и минеральных элементов, уровень неэс-терифицированных жирных кислот, динамика коэффициента Дьерди и соотношение «натрий / калий». Для выявления икры плохого качества приемлемо использование морфологических показателей - увеличение диаметра овулнровавших икринок и его вариабильности, уменьшение плотности.

Данные по жизнестойкости не питавшихся личинок и их зависимости от биохимического состава овулировавшей икры могут оказаться полезными при разработке рыбоводно-биологического стандарта для мололи карповых рыб, выпускаемой в естественные водоемы или отправляемой на товарное выращивание.

В условиях искусственного воспроизводства физиологическое состояние производителей и качество получаемой после экзогенного стимулирования созревания икры могут оказывать влияние на формирование пополнения биологических ресурсов и характеристики очередного поколения через выживаемость личинок. Это позволяет обосновать пути повышения жизнестойкости молоди при кормлении производителей в преднерестовый период кормами с повышенным содержанием протеина и углеводов либо при добавлении комплекса микроэлементов в биотических концентрациях в воду инкубационных аппаратов.

При использовании «диких» производителей для искусственного разведения необходима организация эколого-генетического мониторинга - в природные водоемы должна выпускаться молодь «генетически чистых» линий сазана и пестрого толстолобика, а не гибридов между карпом н сазаном или между белым и пестрым толстолобиком.

Оптимальным вариантом оценки качества производителен в условиях искусственного воспроизводства (в инкубационных цехах и воспроизводственных комплексах) следует считать разносторонний анализ гематологических параметров, биометрический и биохимический подход к определению качества половых продуктов, экспериментальное установление выживаемости личинок в комплексе с математической интерпретацией зависимостей между этими показателями, включая взаимосвязи с процентом оплодотворения, процентом нормально развивающихся эмбрионов и выхода предличинок. Выбор критериев такой оценки зависит от возможностей производственных и научно-исследовательских лабораторий и уровня подготовки специалистов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

I, Монографин н разделы монографий,

1. Залепухин В.В. Теоретические аспекты биоразнообразия: учебное пособие [Текст] - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2003. - 192 с.

2. Залепухин В.В. Концепция эндогенной разиокачественности в условиях искусственного воспроизводства карповых рыб: монография [Текст] — Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2006. - 320 с.

3. Залепухин В.В. Рыбы // Волго-Ахтубинская пойма — природный дар человечеству: монография [Текст] - Волгоград: Издатель, 2006. - С. 171-185.

II. Статьи в изданиях, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук

4. Воробьев В.И. Биохимия разнокачественной икры пестрого толстолобика при заводском воспроизводстве / Воробьев В.И., Залепухин В.В. [Текст] // Гидробиол. журн. - 1985. - Т. XXI. - Xs 1. - С. 49 - 54.

5. Залепухин В.В. Некоторые биохимические изменения при перезревании и резорбции икры пестрого толстолобика [Aristichthys nobilis (Rich.)] в условиях заводского воспроизводства [Текст] Н Биол. науки. - 1985.- Ха 2. - С. 33 - 37.

6. Залепухин В.В. Размеры и выживаемость личинок как проявление эндогенной разнокачественности в раннем онтогенезе рыб (на примере сазана) [Текст] И Вестн. Астрахан, гос. техн. ун-та. - Астрахань, 2005. - № 3 (26). -С. 113-121.

7. Залепухин В.В. Физиолого-биохимическая картина крови карповых рыб в процессе получения икры после экзогенного стимулирования созревания [Текст] // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - Астрахань, 2005. - № 3 (26).-С. 104-112.

8. Залепухин В.В. Репродуктивная изменчивость карповых рыб, выросших в различных экологических условиях Нижней Волги [Текст] // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. - Астрахань, 2006. - Jfe 3 (32).- С. 52-59.

Ш. Статьи в аналитических сборниках к материалах конференций

9. Залепухин В.В. Влияние комплекса микроэлементов на рыбоводные и лнпидные показатели разнокачественной икры пестрого толстолобика /. Залепухин В.В., Андрианов В.А., Зайнутдинова P.A. [Текст] // V Всесоюзн. конф. по эколог, физиологии и биохимии рыб: тез. докл. - Севастополь, 1982. -Ч. 1.-С. 49-50.

10. Воробьев В.И. Микроэлементы в разнокачественной икре карповых рыб дельты Волга / Воробьев В.И., Залепухин В.В. [Текст] И Проблемы раннего онтогенеза рыб: тез. докл. Ill Всесоюзн. совещ. - Калининград, 1983. - С. 153-154.

11. Залепухин В.В. Оценка качества икры растительноядных рыб по биохимическим показателям [Текст] // Методы интенсификации прудового рыбоводства: тез. докл. Всесоюзн. конф. молодых ученых. - М., 1984.-С. 9 J -92

12. Залепухин В.В. Биохимические изменения при перезревании и резорбции икры растительноядных рыб в условиях искусственного воспроизводства [Текст] И Биол. основы и произв. опыт рыбохоз. и мелиоратив. использования дальневосточн, расти тел ьноядн, рыб: тез. докл. X Всесоюзн. совещ. по проблемам освоения растительноядн. рыб. - М., 1984, - С. 42-43.

13. Воробьев В.И. Использование микроэлементов при индустриальных методах рыбоводства / Воробьев В.И., Залепухин В.В., Кириллов В.Н., Воробьева P.A., Андрианов В.А. [Текст] // Биологические основы индустрн-

алъноЙ аквакультуры: темах, сб. науч. труд. Калининград, техн. ин-та рыб. пром. и хоз-ва. - Калининград, 1984, - С. 123 - 130.

14. Залепухин В.В. О разнокачественное™ икры белого амура при искусственном воспроизводстве [Текст] // Физиология основных объектов рыбоводства: Сб. науч. труд. Всесогозн. науч.-исслед. ин-та прудового рыб. хоз-ва. - М., 1984. - Вып. 42. -С, 96- 102.

15. Залепухин В.В. Биологическая и физиолого-биохимическая разно-качественностъ самок и икры карповых рыб в условиях заводского воспроизводства [Текст]: автореф. дис.... канд. бнол. наук. - М.: ВНПО по рыбоводству, 1985.-25 с.

16. Залепухин В.В. Биохимическая характеристика овулировавшей икры карповых рыб в процессах заводского воспроизводства [Текст] // Экологическая физиология и биохимия рыб: тез. докл. VI Всесоюзн. конф. - Вильнюс: Мокслас, 1985. - С. 77-78.

17. Воробьев В.И. Динамика натрия и калия в разнокачественной икре карповых рыб / Воробьев В.И., Залепухин В.В. [Текст] // Экологическая физиология и биохимия рыб: тез. докл. VI Всесоюз. конф. - Вильнюс: Мокслас, 1985.-С. 294-295.

18. Залепухин ВЗ. Гематологические показатели самок белого амура при созревании, перезревании и резорбции икры [Текст] // Тез. докл. Всесоюз. совещ. молодых специалистов «Гцдрорыбпроекта». - М, 1985.-С. 145-146.

19. Залепухин В.В. О некоторых факторах, определяющих качество икры растительноядных рыб, полученных после гипофнзарных инъекций [Текст] // Биол. основы рыб. хоз-ва водоемов Средней Азии и Казахстана: тез. докл. XIX конф. - Ашхабад, 1986. - С. 217 - 219.

20. Залепухин В.В. Физиолого-биохимическая характеристика крови самок белого амура с икрой различного качества [Текст] И Первый Симпозиум по эколог, биохимии рыб. - Ярославль, 1987. - С, 71-73.

21. Брумштейн Ю.М. Статистическая оценка влияния возраста самок растительноядных рыб на показатели овулировавшей и развивающейся икры У Брумштейн Ю.М., Залепухин В.В. [Текст] // Рыбохоз. освоение растительно-ядн. рыб: тез. докл. XI Всесоюз. совещ. - М., 1988. - С. 136 - 137.

22. Залепухин В.В. О биохимическом механизме перезревания и резорбции икры карповых рыб после гипофнзарных инъекций [Текст] // Ре-продуктив. физиология рыб: тез. докл. Всесоюз. совещ, - Минск, 1991. - С. 32.

23. Залепухин В.В. Некоторые данные о биологической роли никеля в раннем онтогенезе рыб [Текст] // Эколого-экономические проблемы Нижней Волги: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2001. -С. 19-25.

24. Залепухин В.В. О соотношении терминов «биоразнообразие» и «разнокачественность» в экологии [Текст] II Поволж. экол. вести. - Волгоград, 2001. - Вып. 8. С. 100-106.

25. Залепухин В.В. Концепция эндогенной разнокачественности в условиях искусственного воспроизводства рыб [Текст] // Стрежень: Научный ежегодник. - Волгоград, 2001. - Вып. 2. - С. 429-432.

26. Залепухин В.В. Опыт использования и оценки производителей пёстрого толстолобика из естественных водоёмов для искусственного воспроизводства [Текст) // Проблемы развития рыбного хозяйства в аридных регионах. - М.: Современные тетради, 2001.-С. 43-46.

27. Залепухин В.В. Аквакультура: попытки управления природными и искусственными экосистемами [Текст] // Эколого-экономические проблемы экологической политики региона: материалы Круглого стола, - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2002. - С. 24-29.

28. Залепухин В.В. Концепция эндогенной разнокачественности и её место в теории биоразнообразия [Текст] // Эколого-экономические проблемы экологической политики региона: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2002. - С. 79-85.

29. Залепухин В.В. Угрозы биоразнообразиго водно-болотных угодий, связанные с социально-экономическим развитием Нижневолжского региона [Текст] // Экономика. Экология. Право: От научных исследований до применения активных методов обучения: материалы россиЙск.-гермаи. конф. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2002. - Вып. 2. - С. 71-79.

30. Залепухин В.В. Эколого-физиологические особенности микроэлементного состава разнокачественной икры карповых рыб [Текст] // Поволж. экол. вестн. - Волгоград, 2002. - Вып. 9. - С. 23-27.

31. Залепухин ВЗ. Эндогенная разнокачественность рыб в условиях искусственного воспроизводства: современное состояние вопроса [Текст] // Животные в антропогенном ландшафте: материалы I Международ, науч,-праюг. конф. - Астрахань: изд-во Астрахан. гос. ун-та, 2003. - С. 86-88.

32. Залепухин В.В. Опыт и проблемы формирования маточных стад производителями из естественных водоемов [Текст] И Управление природопользованием в регионе: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2003. - С. 35-38.

33. Залепухин В.В. Селекция как элемент рационального рыбного хозяйства и ее физиолого-биохимические аспекты [Текст] // Управление природопользованием в регионе: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2003.-С. 97-102.

34. Залепухин В.В. Проблемы сохранения биоразнообразия доместифи-цированных видов / Залепухин В.В., Осипова О.В. [Текст] // Поволж. экол. вестн. - Волгоград, 2003. - Вып. 10. - С. 209-213.

35. Залепухин В.В. Актуализация концепции эндогенной разнокачественности для рыбохозяйственной науки [Текст] // Эколого-экономическая оптимизация природопользования: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2004. - С. 99-104.

36. Залепухин В.В. Сравнительная характеристика «прудовых» и «речных» самок пестрого толстолобика, используемых для искусственного разведения [Текст] // Эколого-экономическая оптимизация природопользования: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2004, - С. 180-183.

37. Залепухин В.В. Взаимодействие концепции эндогенной разнокачественности и полифункционального принципа оценки качества производителей

в условиях искусственного воспроизводства рыб [Текст] // Инновационные технологи« в экологическом образовании: пути, формы и методы их реализации: материалы научн.-лракт. конф. - Волгоград: Перемена, 2004. - С. 75-78.

38. Залепухин В.В. Биологическое загрязнение окружаюшей среды и бноразнообразне: различные аспекты проблемы / Залепух и н В.В., Оснлова О.В, [Текст] //Ядерная, радиационная и экологическая безопасность: международная российско-японская конференция. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2004. - С. 72-82.

39. Залепухин В.В. Гематологический анализ в оценке производителей карповых рыб [Текст] // Стрежень: Научный ежегодник. - Волгоград, 2004. -Вып. 4. - С. 79-85.

40. Залепухин В.В. Концепция эндогенной разнокачествениости в теории биологического разнообразия [Текст] // Проблемы и перспективы реабилитации техногенных систем: международ, науч.-практ. конф. - Астрахань, 2005. - С. 202-206.

4L Залепухин В.В. Изменения, связанные с потерей оплодотворяемо-сти у «речных» самок пестрого толстолобика после экзогенного стимулирования созревания [Текст] // Экология и экономика: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2005. - С. 83-89.

42. Залепухин В.В. Оценка токсичности бензальдетида по данным био-тесгирования / Залепухин В.В„ Шульга Е.В. [Текст] // Экология и экономика: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2005. - С. 160-164,

43. Залепухин В.В. Промысел и воспроизводство рыбных запасов в Нижневолжском регионе в конце XX века: эколого-экономические аспекты [Текст] И Экономика развития региона: проблемы, поиски, перспективы: ежегодник Южного центра РАН. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2005. - Вып. 6. -С. 660-682.

44. Залепухин В.В. Влияние экологических условий выращивания на качество производителей карповых рыб [Текст] //Поволж.экол. вестн., Волгоград, 2005. - Вып. 1 К- С, 264-271.

45. Залепухин ВЗ. Гематология производителей карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства Волгоградской области [Текст] Н Вопросы краеведения: материалы Краевед, чтений и конф. - Волгоград: Издатель, 2005.-Вып. 8.-С. 489-491.

46. Залепухин В.В. Проблемы пополнения маточных стад производителями из естественных водоемов [Текст] // Вопросы краеведения: материалы Краевед, чтений и конф. - Волгоград: Издатель, 2005. - Вып. 8. - С. 497- 499.

47. Залепухин В,В. Жизнестойкость личинок карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства [Текст] // Вопросы краеведения: материалы XV и XVI Краевед, чтений. - Волгоград: Издатель, 2005. - Вып. 9. - С. 13-15.

48. Залепухин В.В. Принцип максимального биологического разнообразия в ак&акультуре (практические аспекты) [Текст]// Экодого-экономическая безопасность региона: материалы Круглого стола. - Волгоград. изд-во ВолГУ, 2006. - С. 1 (3-117.

49. Залепухин В.В. Возможности биометрического моделирования в концепции эндогенной разнокачественности [Текст] // Эко лого-экономическая безопасность региона: материалы Круглого стола. - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2006. - С. 171-177.

50. Залепухин В.В. Анализ выживаемости не питающихся личинок при искусственном разведении карповых рыб [Текст] // Успехи современного естествознания, 2006. - № 1, - С. 72-73.

51. Залепухин В.В. Повышение роли искусственного воспроизводства рыб в Нижневолжском регионе в современных экологических условиях [Текст] // IX Международн. конф. «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря». - Астрахань, 2006, - С. 8-10.

52. Залепухин В.В. Плюсы и минусы искусственного воспроизводства рыб [Текст] // Стрежень: Научный ежегодник. — Волгоград: Издатель, 2006.-С.125-128.

Залепухи н Валерий Владимирович

КОНЦЕПЦИЯ ЭНДОГЕННОЙ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КАРПОВЫХ РЫБ

А втореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Подписано в печать 15.03 2007 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 120 экз. Заказ 70,

Издательство Волгоградского государственного университета. 400062, г. Волгоград, просп. Университетский, 100.