Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфологические нарушения в раннем онтогенезе осетровых рыб у потомства культивируемых производителей

ВАК РФ 03.02.06, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Морфологические нарушения в раннем онтогенезе осетровых рыб у потомства культивируемых производителей"

На правах рукописи

Новосадова Александра Викторовна

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ ОСЕТРОВЫХ РЫБ У ПОТОМСТВА КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

03.02.06 - ихтиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

г 8 НОЯ 2013

Москва-2013

005540070

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»), г. Москва

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Микодина Екатерина Викторовна

ФГУП «ВНИРО», главный научный сотрудник

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Панов Валерий Петрович

ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева» (РГАУ-МСХА), профессор кафедры

доктор сельскохозяйственных наук Жигин Алексей Васильевич

ФГУП «ВНИРО», главный научный сотрудник

Ведущая организация:

ФГБУН «Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова» (ИПЭЭ) РАН

Защита состоится 20 декабря 2013 г. в И00 на заседании диссертационного совета Д 307.004.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ФГУП «ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, д. 17.

Факс 8 (499) 264-91-76, электронный адрес: sedova@vniro.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИРО.

Автореферат разослан 19 ноября 2013 г. Учёный секретарь

диссертационного Совета, .

кандидат биологических наук Я/г^ч^ Седова Марина Александровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. К началу XXI века сокращение площади нерестилищ, доступных для осетровых рыб, ухудшение среды обитания вследствие хозяйственной деятельности человека, нерациональный промысел, незаконный, неучтённый и нерегулируемый (ННН) вылов привели к сокращению численности всех популяций настолько, что прекращён промышленный лов (Ласкорин, Лукьяненко, 1990; Ходоревская, Романов, 2006; Ходоревская и др., 2007). Снижение численности представителей сем. Ас1реп5епс1ае, сбой биологических ритмов размножения и антропогенное загрязнение привели к сокращению количества и ухудшению качества производителей и их потомства (Лагунова, 1989; Романов и др., 1990, 1996; Соколова и др., 1995; Рубан, 1999; Лепилина, 1997, 2004; Акимова и др., 2004).

Начиная с середины XX века, искусственное воспроизводство осетровых в нашей стране является основным источником пополнения естественных популяций (Баранникова и др., 2001; Ходоревская, Романов, 2006). В последние 30 лет оно также используется для производства товарной рыбы.

Однако созданный в России в середине XX века воспроизводственный комплекс осетровых, изначально базировавшийся на использовании природных популяций, в настоящее время в связи с острым дефицитом диких особей уже переходит на качественно новый источник получения потомства — производителей из специально формируемых маточных стад (Баранникова, Белоусов, 2002; Бурлаченко и др., 2011). Одна из основных задач оптимизации искусственного воспроизводства осетровых рыб с использованием маточных стад - получение морфологически и функционально полноценной молоди.

В отличие от диких самок и самцов осетровых, использовавшихся ранее в искусственном воспроизводстве, производители из маточных стад подвержены колебаниям абиотических факторов ббльшей амплитуды, что может снижать качество половых продуктов, отражаясь на полноценности потомства, однако подтверждений этому недостаточно (Лабенец, 2008). Морфологические нарушения в строении молоди осетровых, определяемые визуально,

используются в качестве тест-признаков эффективности разведения с использованием диких производителей (Подушка, Левин, 1988; Акимова и др., 2004), однако в отношении потомства осетровых рыб из маточных стад этот вопрос практически не исследован.

В настоящее время искусственное воспроизводство ценных видов рыб стало неотъемлемым, а в ряде случаев единственным источником пополнения запасов их природных популяций. В связи с этим, оценка качества получаемой на полноцикличных осетровых хозяйствах молоди является необходимой составляющей процесса воспроизводства, выступающей показателем качества производимой продукции.

Цель: качественная и количественная оценка морфологических аномалий в строении икры и молоди осетровых видов рыб, полученных от производителей из маточных стад.

Для её достижения решали следующие задачи:

1. исследовать аномалии микропиле ооцитов осетровых рыб, полученных от одомашненных и заводских самок и разработать их классификацию;

2. изучить распределение морфологических аномалий по типам на разных этапах развития потомства производителей осетровых рыб из маточных стад;

3. выявить частоту встречаемости особей с морфологическими нарушениями на разных этапах онтогенеза;

4. провести сравнительный анализ собственных и литературных данных о встречаемости аномалий морфологического строения молоди осетровых рыб, полученной от диких производителей.

Научная новизна. Впервые изучены патологии и определена частота их встречаемости в раннем онтогенезе осетровых рыб, полученных от производителей из маточных стад. В ооцитах русского АЫретег £иеМепз1аес11и и сахалинского А. т1кайо1 осетров впервые описана ультраструктура и аномалии микропиле, дана морфометрическая характеристика микропилярных

полей, в т.ч. на вегетативном полюсе у русского осетра. Создана первая классификация аномалий в строении микропиле осетровых рыб. Впервые выявлены нарушения развития и определена частота их встречаемости у шипа A. midiventris на этапе вылупления.

Практическое значение. Морфология молоди осетровых рыб выступает одним из критериев оценки эффективности искусственного воспроизводства. Результаты работы могут служить основой для оптимизации условий эмбрионального и постэмбрионального развития, т.е. совершенствования технологии получения качественной молоди осетровых при выращивании в индустриальных условиях.

Результаты исследования вошли в изданные методические рекомендации по товарному воспроизводству и выращиванию осетровых от производителей из маточных стад: «Технология получения и выращивания гибрида сибирского осетра (Acipenser baerií) и белуги (Huso huso)», «Технология выращивания севрюги {Acipenser stellatus) в индустриальных условиях: научно-производственное издание» и «Технология полноцикличного культивирования русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii) для сохранения генофонда и товарного выращивания».

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на отечественных и международных конференциях и симпозиумах: «Состояние и перспективы развития фермерского рыбоводства аридной зоны» (Азов, 2006), «Тепловодная аквакультура и биологическая продуктивность водоёмов аридного климата» (Астрахань, 2007), «Современное состояние водных биоресурсов», посвященной 70-летию С.М. Коновалова (Владивосток, 2008), Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии (Москва, 2008), «Инновационные подходы в ветеринарии, биологии и экологии» (Троицк, 2009), «Инновационные технологии аквакультуры» (Ростов-на-Дону, 2009), «Актуальные проблемы современной науки и образования» (Сибай, 2010), «VIII Международной конференции по раннему онтогенезу рыб и

промысловых беспозвоночных» (Светлогорск, 2010), «Second NACEE conference of young researchers» (Hungary, Szarvas, 2010), «Аквакультура Европы и Азии: реалии и перспективы развития и сотрудничества» (Улан-Удэ, 2011).

Положения, выносимые на защиту.

1. Нарушения морфологического строения молоди осетровых рыб, получаемой от культивируемых вне природных ареалов производителей из маточных стад, являются не видоспецифическими.

2. У молоди осетровых рыб от диких и культивируемых производителей нарушения морфологического строения качественно не отличаются, однако в регулируемых условиях частота встречаемости аномалий снижается.

Личный вклад автора. Сбор материала, изучение морфологии и гистологического строения ооцитов, предличинок, личинок и мальков, электронная микроскопия и анализ данных выполнены лично автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, из которых 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 171 странице и состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, включающего 252 источника, из которых 31 на иностранных языках. Работа содержит 15 таблиц и 74 рисунка.

Благодарности. Считаю своим долгом принести благодарность научному руководителю д.б.н., профессору Е.В. Микодиной за всестороннюю помощь и советы при работе над диссертацией. Особую благодарность приношу к.с.-х.н.

3.В. Бубунцу за ценные советы и рекомендации в процессе работы. Искренняя благодарность к.с.-х.н., чл.-корр. РАЕН A.B. Лабенцу, к.б.н. Е.И. Шишановой, к.с.-х.н. А.И. Никифорову за помощь в освоении методов исследований. Приношу глубокую благодарность к.с.-х.н. Е.В. Липпо, H.A. Козовковой, А.Г. Романову и В.А. Литвинову за предоставленную возможность сбора материала. Выражаю благодарность к.б.н. В.Д. Крыловой за поддержку на всех этапах выполнения диссертационной работы. Глубокая признательность

Г.Н. Давидовичу и А.Г. Богданову за помощь в освоении методов электронной микроскопии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы

Приведены сведения о развитии промысла и товарного осетроводства в мире и в России. Описано современное состояние отечественных естественных популяций и товарной аквакультуры. Показано, что единственным используемым методом оценки деятельности осетровых рыбоводных заводов является размерно-массовая характеристика выпускаемой молоди, однако, данный метод недостаточно отражает её состояние. Особое внимание уделено описанию известных методов оценки физиологического состояния рыб. Приведены данные литературы об особенностях строения ооцитов осетровых рыб, дано описание известных аномалий у осетровых рыб, обобщены и систематизированы имеющиеся данные.

Глава 2. Материал и методы

Материал собран в период с 2005 по 2011 гг. от производителей из маточных стад 4 осетровых хозяйств Московской и Тверской областей: Электрогорском рыбоводном хозяйстве при ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона, Можайском производственно-экспериментальном рыбоводном заводе (МПЭРЗ), Шатурской производственно-экспериментальной садковой линии ФГУ «Мосрыбвод» (ШПЭСЛ), Конаковском заводе товарного осетроводства (КЗТО), а также Экспериментальном рыбоводном модуле ФГУП «ВНИРО» (г. Дзержинский).

Объектами исследования послужили б видов осетровых рыб, а также их гибриды и породы: русский Л. еМет(аес1Ш, сибирский А. Ьаеги, сахалинский А. т1кас/о1 осетры, стерлядь Л. пиИепих, севрюга А. з1е1\аШз, шип А. писИ\еп1ш, три гибрида поколения Р] - «стерлядь х белуга», «сибирский осётр * белуга», «сибирский осётр х русский осётр», а также две породы бестера: Бурцевская (белуга х стерлядь) и Аксайская ([белуга х стерлядь] х стерлядь). Объём исследованного материала представлен в таблице 1.

5

Таблица 1. Объём исследованного материала, шт.

Вид, гибрид, порода Ооциты, икринки Предличинки Личинки Мальки Сеголетки Всего

A. gueldenstaedtii 295 879 384 1432 174 3164

A. baerii - 2970 282 2246 280 5778

A. mikadoi 130 - - - - 130

A. ruthenus - 524 393 1286 456 2659

A. stellaíus - 2036 363 987 1140 4526

A. nudiventris - 2231 - - - 2231

A. ruthenus х Н. huso - 883 733 50 - 1666

A. baerii х Н. huso - 150 50 50 - 250

A. baerii х A. gueldenstaedtii - 150 50 50 - 250

порода бестера «Бурцевская» - 193 109 - - 302

порода бестера «Аксайская» - 72 84 - - 156

Итого 425 10088 2448 6101 2050 21112

Примечание. Предличинки - молодь в период массового вылупления (36 стадия развития); личинки -молодь при переходе на экзогенное питание (45 стадия развития); мальки - молодь в возрасте 1,5-2,5 мес.; сеголетки - молодь в конце первого вегетационного периода выращивания (возраст 5,5-7 мес.).

В главе изложена краткая характеристика базовых рыбоводных хозяйств с описанием условий содержания производителей, методов получения икры, режимов инкубации и выращивания молоди осетровых рыб.

Для измерения длины и ширины ооцитов использовали бинокуляр МБС-10, для взвешивания - аналитические весы Sartorius Research R 160 Р. Подсчёт числа каналов микропиле проводили в световом микроскопе LEICA DMLS при ув. 200х и 400х. Часть ооцитов обрабатывали на установке Hitachi НСР-2 методом высушивания в критической точке (Микодина и др., 2009) и после напыления золотом ультраструктуру их поверхности исследовали в сканирующих электронных микроскопах JSM-6380 LA и Hitachi S-405A при ускоряющем напряжении от 15 до 25 кВт, используя разные увеличения.

Ооциты и образцы от молоди для гистологического исследования фиксировали в 4%-ном формальдегиде. Препараты изготовлены по стандартным, а также модифицированным методикам (Ромейс, 1954; Роскин, Левинсон, 1957; Микодина и др., 2009). Всего получено и проанализировано

более 15000 срезов. Электронные и гистологические микрофотографии анализировали с помощью компьютерной программы Image-J.

Классификация эмбрионально-личиночного развития дана по Детлаф, Гинзбург, Шмальгаузен (1981). Морфологические отклонения исследуемой молоди осетровых рыб выявляли путём сравнения их с опубликованными материалами, используемыми в качестве нормы (Дислер, 1949; Драгомиров, 1953а, 19536, 1961; Бабурина, 1957; Детлаф и др., 1981; Шмальгаузен, 1962, 1968; Гуляев, 1978), а также по атласу нарушений в гаметогенезе и строении молоди осетровых (Акимова и др., 2004). Статистическую обработку данных проводили по стандартным методикам (Плохинский, 1961), используя компьютерные программы MS Office Excel 2007 и STATISTICA 8.

Глава 3. Репродуктивные качества культивируемых производителей осетровых рыб и строение ооцитов

3.1. Оценка репродуктивных качеств культивируемых самок русского осетра Acipenser '¿ueldenstaedtii, строение н аномалии овулировавшей икры

Репродуктивные показатели культивируемых самок русского осетра изучали в условиях Электрогорского рыбоводного хозяйства, маточное стадо которого сформировано из завезённой в 1996 г. с Адыгейского ОРЗ оплодотворённой икры (азовская популяция). Эти самки (табл. 2) уступают по массе диким рыбам азовской (18-23 кг) и каспийской (16-19 кг) популяций (Григорьев, 2007; Горбачёва и др., 2011).

Таблица 2. Биологические и репродуктивные показатели культивируемых самок русского осетра, п=5

Показатель min-max M±m Cv±mCv

Длина ТЬ, см 108,0-133,0 123,2±4,69 8,5±2,69

Масса, кг 13,1-16,6 14,7±0,67 10,2±3,23

Масса овулировавшей икры, кг 2,7-4,7 3,5±0,44 25,1±8,87

Оосоматический индекс (ОСИ), % 20,4-28,4 24,0±2,00 16,7±5,89

Рабочая плодовитость, тыс. шт. 201,3-369,3 255,5±39,45 30,9±10,92

Относительная рабочая плодовитость, тыс. шт./кг массы 13,7-28,9 18, 8±3,48 37,0±13,10

У исследованных самок ОСИ (отношение массы витально полученной икры к массе рыбы, %) составлял около 24 %, характеризуя их высокий рыбоводный потенциал. В отличие от этого, самки русского осетра в ОАО РТФ «Диана» имеют значительно меньший ОСИ - 10,5% (Сафронов, 2001), а в ЮФ ФСГЦР он составлял 12-25% (Чебанов, 2008).

По абсолютной рабочей плодовитости изученные самки соответствуют примерно середине диапазона, характерного для осетров из естественных азовских популяций (СЬеЬапоу, 2005), а также использовавшихся на ОРЗ Дона (Горбачёва и др., 2000).

Рыбоводное качество продуцируемой икры рассматривается как важный показатель общебиологической и селекционно-племенной ценности, являющейся одновременно характеристикой самих самок их потомства.

Относительно редкой аномалией у осетровых является наличие яиц без микропиле. По нашим данным, в ооцитах русского осетра, выросшего от икры до половой зрелости в условиях аквакультуры, количество таких аномальных ооцитов составило 1,7%. Очевидно, что такие икринки неспособны к оплодотворению, однако оплодотворяемость икры в целом была высокой (8092% в различных партиях), соответствуя нормативам (Приказ ..., 2011).

Установлено, что в ооцитах русского осетра, в отличие от других видов осетровых (Воробьёва и др., 1986), микропиле располагаются не только на анимальном полюсе, но у некоторых самок и на вегетативном, образуя два микропилярных поля. Число микропиле на анимальном полюсе у разных самок этого вида варьирует от 0 до 38 (12,0±0,30), и если имеются на вегетативном -от 1 до 9, составляя в среднем 3,4±0,62 (рис. 1).

Диаметр каналов микропиле у русского осетра различаются на анимальном и вегетативном полюсах: на анимальном полюсе в среднем составляет 8,6±0,09 мкм, а на вегетативном он достоверно крупнее - 10,2±0,24 мкм (р > 0,999). Средние диаметры воронок микропиле на анимальном и вегетативном полюсах достоверно не различаются.

34% 31% 27% ¡Е 24%

0

1 20% га

8. 17%

Н

« 14% о

^ 10% гс

Т 7% 3% 0%

Рис. 1. Вариабельность числа микропиле в ооцитах русского осетра из аквакультуры: а - на анимальном полюсе (п = 293); б - на вегетативном полюсе (п = 14).

Помимо каналов микропиле, имеющих нормальное строение воронок (82,7%), встречается 2,5% аномально узких воронок, а также 14,5% воронок, объединяющих в себе два канала микропиле.

3.2. Строение и аномалии ооцитов заводских и диких самок сахалинского осетра Ааретег гтксиШ Сахалинский осётр - малоизученный вид, занесённый в Красные книги РФ и МСОП. В настоящее время активно ведутся работы по изучению его биологии (Васильев и др., 2009) и искусственного воспроизводства (Хрисанфов и др., 2009), в связи с чем новые сведения о структурных особенностях его гамет приобретают существенное фундаментальное и практическое значение.

Нами показано, что средняя ширина ооцитов у самок естественных популяций варьирует от 3,2 до 4,4 мм, длина — от 3,4 до 4,6 мм, масса колеблется от 19,17 до 29,33 мг, составляя в среднем 23,39 мг. Таким образом, ооциты сахалинского осетра являются наиболее крупными среди видов р. Ас^ретег (Артюхин, 2008).

В ооцитах сахалинского осетра многочисленные микропиле расположены только на анимальном полюсе группой. Число микропиле у разных самок варьирует от 4 до 17, в среднем на икринку приходится 7,8±0,27 микропиле, что

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 Количество микропиле, ил.

0 2 4 6 8 10 Количество микропиле, шт.

больше, чем у большинства евроазиатских осетровых (Подушка, 1992а, 1997, 1999а), за исключением русского осетра каспийской популяции (Подушка, 1993), с которым по данному показателю сходен, и русского осетра азовской популяции, которому уступает (Воробьёва, Подушка, 1999). Диаметр канала микропиле у сахалинского осетра в среднем составляет 7,7±0,10 мкм, диаметр воронки микропиле — 16,4±0,11 мкм.

В ооцитах этого вида выявлены следующие аномалии микропиле: полное или частичное закупоривание канала, сближение двух каналов, как без слияния их воронок, так и с их слиянием, а также сочетание нескольких нарушений.

3.3. Классификация аномалий строения микропиле в ооцитах осетровых рыб

Наличие морфологических аномалий у рыб считают проявлением неблагополучного состояния популяций и связывают с неблагоприятными изменениями условий среды обитания. Среди данных по строению микропиле российских видов осетровых рыб сведений о нарушениях в их строении нет (Садов, 1956,1958; Гинзбург, 1968), за исключением упоминания об отсутствии каналов микропиле (Подушка, 1992а, 1993). В икринках диких самок белого осетра А. каттоШапш, выловленных в р. Сакраменто и заливе Сан-Франциско (Калифорния), упомянут ещё один вид аномалий микропиле - соединительная борозда между двумя воронками микропиле (СЬегг, Оагк^'г., 1982).

Упомянутые в литературе и выявленные нами аномалии микропиле у исследованных видов осетровых мы впервые классифицировали на пять типов.

1. Отсутствие микропиле. Как указано выше, в ооцитах русского осетра количество аномальных яиц без каналов микропиле, составило 1,7%. Несмотря на то, что в литературе описаны случаи выявления ооцитов осетровых рыб без микропиле, причины возникновения таких ооцитов остались неосвещёнными.

Как известно, каждый канал микропиле, как и микроворсинки — трофические пути, через которые осуществляется снабжение икринки питательными веществами в процессе её роста (Садов, 1956, 1958), а после

овуляции происходит проникновение спермиев. Поэтому отсутствие каналов микропиле однозначно свидетельствует о невозможности оплодотворения. В то же время имеются сообщения о партеногенетическом развитии некоторых ооцитов после их активации ещё в теле самки (Детлаф, Гинзбург, 1954; Гинзбург, 1968; Детлаф и др., 1981). Следовательно, можно предположить, что в период роста и развития ооцита микропилярные каналы присутствовали, однако некоторые ооциты были активированы до овуляции.

2. Аномалии топографии микропиле впервые выявлены нами у двух исследованных видов осетров: наличие микропиле анимапьном и вегетативном полюсах икринки, а также сближение двух или более каналов микропиле, которое может быть выражено от сближения соседних каналов до слияния дистальных отверстий соседних каналов в одной воронке микропиле (рис. 2).

Рнс. 2. Нарушения топографии микропиле: а - сближение двух каналов микропиле без слияния воронок; б - сближение двух каналов микропиле с объединением их дистальных отверстий в одной воронке; в - сближение трёх каналов микропиле.

3. Аномалии структуры и формы микропиле включают: борозду, соединяющую две соседние воронки микропиле, раздвоение канала микропиле в проксимальном направлении и уменьшение диаметра канала (рис. 3).

4. Закупоривание канала микропиле также имеется в ооцитах двух исследованных видов осетров. Наиболее частой причиной закупоривания микропилярного канала являются не отделившиеся фолликулярные клетки или их фрагменты. Обнаружены как полное, так и частичное закупоривание канала микропиле на дистальном или проксимальном участках канала.

5. Комбинированные аномалии сочетают в себе две и более патологии, так нами обнаружены: сближение двух каналов микропиле без слияния воронок

Рис. 3. Нарушения структуры и формы микропиле: а - нормальное строение канала; б -раздвоение канала микропиле в проксимальном направлении; в — борозда, соединяющая две соседние воронки микропиле; г — уменьшение диаметра канала.

и частичное закупоривание канала микропиле фолликулярной клеткой; сближение двух каналов микропиле без слияния воронок и полное закупоривание одного из каналов фолликулярной клеткой; сближение двух каналов микропиле и уменьшение размеров одного из них, сближение двух каналов микропиле и закупоривание канала в проксимальной части.

В заключение отметим, что признаки икры рыб сложились в процессе эволюции и являются источником информации как о систематической принадлежности, так и специфике размножения (Воробьёва, Марков, 1999). Одним из таких признаков считают наличие множественного числа микропиле у осетровых. Этот феномен традиционно связывают с явлением полиспермии, снижающей процент оплодотворения (Гинзбург, 1968; Детлаф и др., 1981), однако его адаптивное значение в литературе до сих пор не обсуждено. Полагаем, что большое число микропиле является адаптацией, обеспечивающей эффективное оплодотворение, ввиду опасности закупоривания каналов микропиле мелкодисперсной взвесью, присутствующей в воде во время весеннего половодья в реках с быстрым течением. Также, множественное число микропиле, по-видимому, компенсирует недостаток открытых каналов в случаях их закупорки фолликулярными клетками. При исследовании ооцитов русского и сахалинского осетров нами выявлен широкий ряд аномалий микропиле и именно наличие множественного их числа обеспечивает достаточно высокий процент оплодотворения.

Глава 4. Морфологические аномалии осетровых рыб в потомстве производителей из маточных стад

4.1. Этап вылупления

Морфогенез рыб в начале их постэмбрионального развития представляет особый интерес в связи с тем, что именно в этот период происходит смена зародышевых функций на дефинитивные.

У предличинок осетровых рыб из различных рыбоводных хозяйств нами выявлены 45 разновидностей нарушений строения, которые для сопоставимого сравнения даны в соответствии с классификацией, подразделяющей их на 7 типов (Акимова и др., 2004; Горюнова, 2006).

Из аномалий формы тела (рис. 4 а, б) у потомства культивируемых производителей осетровых нами выявлены: уменьшение объёма и изменения формы желточного мешка, искривления тела во фронтальной (сколиоз) и сагиттальной плоскостях (кифоз и лордоз), множественные изгибы хорды на всем её протяжении (плекоспондилия), а также нарушения в строении плавниковой каймы.

Здесь необходимо отметить, что изменения формы желточного мешка чаще всего связано с затруднением выхода предличинок из яйцевых оболочек и к последующим стадиям развития форма желточного мешка восстанавливается, следовательно, данная аномалия уже не встречается. Особи, имеющие уменьшенный объём желточного мешка и искривления тела, как правило, элиминируют.

Среди нарушений в развитии наружных органов на этапе вылупления у исследованных предличинок отмечали: недоразвитие или гипертрофию железы вылупления, недоразвитие зачатков глаз или полное их отсутствие.

Из пороков внутренних органов выявлены: уменьшение размера зачатка печени (гепатопанкреаса), отсутствие изгиба или левосторонний изгиб сердечной трубки, её узость, недоразвитие желудочка сердца, у единичных особей оно имело вид прямой слегка изогнутой тонкой трубки без выраженного желудочка. Такие особи, как правило, быстро элиминируют.

Рис. 4. Нарушения на этапе вылупления: а - изменение формы желточного мешка; б — плекоспондилия; в - эпителиальные наросты; г - нарушение сегментации миомеров; д - кровоизлияние головного мозга.

У предличинок осетровых нами также отмечены патологии в строении тканей (рис. 4 в, г): эпителиальной (опухолевидные разрастания или выросты эпителия) и мышечной (вакуолизация и локальные расслоения мышечной ткани с образованием полостей между волокнами, нарушение сегментации).

Функциональные аномалии проявлялись в виде кровоизлияний перикардиальной и брюшной полостей, плавниковой каймы, головного мозга (рис. 4 д) и мезонефроса. Отмечены нарушения водно-солевого (гидроцефалия, водянка перикарда и брюшной полости), а также липидного обмена.

Установлена частота встречаемости нарушений каждого типа: формы тела - 6,4%; в строении наружных органов - 0,6%; в строении внутренних органов — 0,2%; в строении тканей - 0,3%; функциональные - 0,5%; механические - 0,2%; комбинированные - 4,9%.

Таким образом, если на этом этапе качественных отличий с данными литературы по потомству диких рыб не выявлено, то количественные различия обнаружены. Так, ранее у 100% потомства диких особей наблюдали гидроцефалию и нарушения в строении мускулатуры (Шагаева и др., 1993; Акимова и др., 2004; Горюнова, 2006), но при выявлении аномалий поименованные авторы исследовали фиксированный в 4%-ном формальдегиде

материал с последующей перефиксацией в жидкости Буэна. Авторы и сами отмечали факт, что при данной фиксации происходит уплотнение тканей, поэтому, вполне вероятно, что выявленные нарушения у 100% особей являются артефактом. Мы же большинство исследований проводили прижизненно и лишь для гистологического исследования проводили фиксацию образцов в 4%-ном формальдегиде, предварительно проведя его нейтрализацию.

Частота встречаемости аномалий морфологии у предличинок осетровых в период массового вылупления на различных полноцикличных хозяйствах колебалась от 3,1 до 25,4%, составляя в среднем 13,1%.

Наибольший процент аномалий (около 25%) отмечен у предличинок бестера Бурцевской породы. Однако следует указать, что это потомство было получено от впервые нерестующих самок, использование которых для рыбоводных целей не рекомендовано (Смольянов, 1987) из-за низкого качества икры, отражающегося на качестве потомства.

4.2. Этап перехода на активное питание

Переход молоди осетровых рыб на активное питание - один из критических периодов раннего онтогенеза, когда отмечается наибольшая гибель личинок в связи с врождёнными аномалиями (Богданова, 1965).

В дополнение к описанным нами ранее у предличинок аномалий морфологического строения, у личинок были выявлены и другие нарушения. Так из нарушений в строении наружных органов отмечены: помутнение хрусталика глаза (катаракта), уменьшение или отсутствие полости стекловидного тела глаза, нарушение нормального растяжения слоёв сетчатки (рис. 5 а); атипичное строение обонятельного органа, проявляющееся в несращении, узости (рис. 5 б) или полном отсутствии носовой перегородки, наличии единой щели, соединяющей обонятельные органы, уменьшении размеров обонятельной капсулы или розетки; отмечено также укорочение или отсутствие жаберных крышек (рис. 5 в), недоразвитие жаберных дуг или лепестков, задержка формирования респираторных ламелл, гиперплазия респираторного эпителия жабр.

Рис. 5. Нарушения на этапе перехода на экзогенное питание: а — сжатие слоев сетчатки и отсутствие полости стекловидного тела; б - узость носовой перегородки; в -отсутствие жаберной крышки и недоразвитие всех жаберных дуг; г - отсутствие анального отверстия; д - образование пустот в мышцах; е - травмы грудных плавников.

Аномалии внутренних органов на этом этапе развития личинок были выявлены только в строении органов пищеварительной системы: наличие первичной перегородки пищевода, отсутствие сообщения между задней кишкой и внешней средой (рис. 5 г), задержка развития желудочных складок и кишечных ворсинок, недоразвитие камер спиральной кишки, анатомическое недоразвитие печени, задержка дифференциации гепатоцитов. Чаще всего нарушения этого типа являются врождёнными и для личинок детальны.

Из патологий в строении тканей у личинок, полученных от культивируемых производителей, кроме отмеченных на этапе вылупления, нами был также выявлен локальный лизис миофибрилл туловищной мускулатуры с образованием в ней полостей (рис. 5 д).

Механические повреждения являются следствием несовершенства технологии перевода предличинок на экзогенное питание и проявляются в травмах плавников трёх степеней тяжести (Краен одембская, 1994) от незначительной травмы края лопасти до полного отсутствия. Нами также выявлены повреждения парных и непарных плавников всех степеней (рис. 5 е).

Комбинированные аномалии обычно сочетают две аномалии, однако порой их количество может достигать пяти или шести у одной особи.

Доля личинок с патологиями колебалась от 27,2 до 88,2%, составляя в среднем 53,0%. При этом, в среднем частота встречаемости нарушений формы тела составила 1,8%, строения наружных органов - 4,1%, внутренних органов -0,3%, тканей - 0,7%, функциональных - 1,4%, механических - 39,3%, комбинированных - 5,5%.

Таким образом, в сравнении с этапом вылупления, на данном этапе онтогенеза увеличивается встречаемость изменений в строении наружных органов. Кроме того, из-за несовершенства перевода личинок осетровых на экзогенное питание и наличия травм плавников у значительного количества особей резко увеличивается встречаемость механических повреждений.

В то же время, количество нарушений формы тела снизилось вследствие восстановления у предличинок формы желточного мешка и элиминации особей с малым объёмом желтка и искривлениями тела.

Нами установлено, что частота встречаемости патологий у личинок, полученных от культивируемых производителей, существенно меньше, чем у личинок, полученных от диких. Так известно, что у потомства диких особей при искусственном воспроизводстве, частота встречаемости механических повреждений плавников была вдвое больше, достигая 60-90 % (Краснодембская, 1994); аномалии жаберного аппарата встречались у 30-40% особей (Садов, 1951), а дефекты в структуре мышечной ткани у личинок, полученных на рыбоводных заводах в 1993-1996 гг., отмечали в 100 % случаев (Горюнова и др., 2000; Горюнова 2006).

4.3. Мальковый период

Для пополнения природных запасов осетровых рыб заводскую молодь выпускают в естественные водоёмы в мальковый период, поэтому оценка у неё морфологических изменений имеет несомненное практическое значение.

В целом у мальков в возрасте 1,5—2,5 месяцев виды выявленных нарушений, сходны с таковыми у личинок на этапе перехода на экзогенное

питание. Однако имеются и некоторые различия. Так, помимо описанных у личинок нарушений, нами также выявлены:

а) из нарушений формы тела укорочение хвостового стебля и искривление рыла мальков;

б) из аномалий наружных органов разрушение хрусталика и нарушение внутренних слоев глаза, укорочение или срастание отдельных жаберных филаментов (рис. 6 а), гиперемия дистальных участков филаментов, недоразвитие жаберных ламелл, а также укорочение и срастание усиков;

в) из патологий в строении внутренних органов истощение депо гликогена и накопление липидов в паренхиме печени, вакуолизация цитоплазмы гепатоцитов, очаги некроза, анемия и гиперемия печени, замена железистого слоя желудка соединительной тканью, увеличение количества слизистых бокаловидных желёз в промежуточной и спиральной кишках,

Рис. 6. Нарушения морфологии в мальковый период: а - срастание жаберных филаментов (ув. 10x20); б — увеличение числа слизистых бокаловидных клеток, вакуолизация эпителия средней кишки (ув. 10х40); в - разрастание гемопоэтической ткани и разрыхление эпителия извитых канальцев почек (ув. 10x40); г — образование полостей и замещение мышечного волокна соединительной тканью (ув. 10x100).

вакуолизация их эпителиальных клеток (рис. 6 б), на верхушках кишечных ворсинок наблюдались некротические изменения каёмчатых клеток эпителия, разрастания гемопоэтической ткани почек, неоднородность в структуре почечных телец и разрыхление эпителия почечных канальцев (рис. б в);

г) из патологий в строении тканей истончение брюшной стенки, расщепление мышечных волокон на отдельные фибриллы, замещение мышечного волокна соединительной тканью (рис. б г), лизис отдельных фибрилл и небольших участков волокон с разрушением сарколеммы и образованием на их месте полостей.

Проявление функциональных, механических и комбинированных нарушений у мальков существенно не отличается от такового на этапе перехода личинок на экзогенное питание.

Встречаемость нарушений у молоди на данном этапе онтогенеза в среднем составила 19,2%, в т.ч. формы тела - 1,5%, строения наружных органов - 9,6%, внутренних органов - 0,3%, тканей - 1,2%, функциональных -0,8%, механических - 5,7%, комбинированных -2,5%.

Из приведённых данных видно, что количество механических повреждений на данном этапе резко сократилось в основном по причине быстрой регенерации плавников с повреждениями I и II степени, а также элиминации доли личинок с повреждениями III степени; также уменьшилась встречаемость множественных нарушений. Кроме того, если у личинок количество комбинированных нарушений достигало пяти или шести видов у одной особи, то у мальков одновременное присутствие даже трёх-четырёх патологий выявлялось единично.

Наиболее распространённый тип аномалий у мальков — нарушения в строении наружных органов, причём у 8,4% особей это были нарушения строения органа обоняния. В литературе описано, что молодь, полученная от диких производителей, имела в условиях искусственного воспроизводства на порядок больше (около 80%) данных нарушений (Садов, 1941; Державин, 1947; Емельянов, 1951; Зарянова, 1956). Таким образом, сравнение результатов

собственных исследований с данными литературы показывает, что у молоди, получаемой в настоящее время от производителей из маточных стад, частота встречаемости нарушений обонятельного органа значительно меньше. Так как основной причиной их возникновения являются недостатки применяемой технологии воспроизводства (Шмальгаузен, 1957, 1962, 1973; Детлаф и др., 1981), можно сделать вывод, что в последние годы факторов, вызывающих эту аномалию, стало существенно меньше.

4.4. Аномалии молоди в конце первого вегетационного периода

Большинство полноцикличных осетровых хозяйств в нашей стране в зимний период переводит молодь на зимовку. В этот период наблюдается гибель ослабленных особей, поэтому оценка морфофизиологического состояния молоди в конце первого вегетационного периода также имеет большое значение для прогнозной оценки её выживаемости за зимовку.

У молоди в конце первого вегетационного периода в основном выявлены те же виды нарушений, что были зафиксированы на более ранних этапах.

Из патологий, которые были выявлены только в этот период раннего онтогенеза осетровых, необходимо подчеркнуть, что у некоторых сеголеток, имеющих укороченные жаберные крышки, обнаружены некротические и бактериальные изменения жабр (рис. 7 а).

В конце вегетационного периода, по сравнению предыдущими этапами онтогенеза, у молоди печень имела более глубокие дегенеративные нарушения, так нами отмечено, что очаги некроза гепатоцитов стали более обширными (рис. 7 б). Из группы нарушений кровообращения печени, кроме выявляемых ранее анемии и гиперемии органа, на данном этапе нами выявлены скопления форменных элементов крови у очагов некроза (рис. 7 в), а также увеличение толщины стенок кровеносных сосудов.

Нарушения в строении мышечной ткани, также стали более тяжёлыми, дегенеративные изменения затрагивают уже не только сократительные элементы, но и мембранные системы. Так на данном этапе онтогенеза выявлен лизис не только отдельных фибрилл, но и участков волокон с разрушением их

Рис. 7. Нарушения морфологии сеголеток: а - некроз жабр вследствие укорочения жаберной крышки; б - жировая дистрофия и некроз гепатоцитов (ув. ] 0Х40); в - скопления эозинофилов возле очагов некроза (ув. 10x40); г - лизис миофибрилл с разрушением их сарколеммы (ув. 10x40).

сарколеммы и мембранных компонентов, в результате которых происходит распад и дезорганизация сократительных элементов (рис. 7 г).

Механические повреждения сеголеток в конце первого вегетационного периода в основном являлись следствием перенесённых на предыдущих этапах развития травм: это были зауженные, укороченные и искривлённые плавники.

Встречаемость нарушений у сеголеток варьировала от 24,6 до 55,4 % на разных хозяйствах, составляя в среднем 45,1 %, в т.ч.: формы тела - 1,9%, строения наружных органов - 10,4%, внутренних органов - 2,1%, тканей -19,9%, функциональных - 1,3%, механических - 3,9%, комбинированных -5,5%.

Представленные данные показывают, что встречаемость патологий формы тела и наружных органов, а также функциональных нарушений, в сравнении с таковой у мальков в возрасте 1,5-2,5 мес., практически не изменилась. Однако за счёт увеличения дегенеративных процессов в печени и особенно туловищной мускулатуры увеличились частоты нарушений в строении внутренних органов и тканей.

В связи с тем, что на различных осетровых хозяйствах у молоди наблюдается значительный разброс частоты встречаемости морфологических нарушений, нами в качестве примера приведён анализ распределения всех выявленных нарушений по типам в мальковом периоде (рис. 8).

Электрогорское рыбоводное хозяйство

А. Ьаеги А. %иеМетШейЧ1 А. гыЬепив

Можайский ПЭРЗ

А. 51е11аип А. гШкепю

О - формы тела; □ - в строении наружных органов; П-в строении внутренних органов; ЕЗ - в строении тканей; О - функциональные; □ - механические; О - комбинированные

Рис. 8. Распределение выявленных нарушений строения по типам на различных хозяйствах у сеголеток осетровых рыб.

Судя по диаграммам можно заключить, что, несмотря на столь различную частоту встречаемости аномалий у разных видов осетровых, их распределение по типам на различных хозяйствах сходно, что свидетельствует об отсутствии их видоспецифичности.

ВЫВОДЫ

1. В строении микропиле ооцитов осетровых рыб, полученных от одомашненных и заводских самок, выявлены аномалии и разработана их классификация, согласно которой они разделены на 5 типов: 1. отсутствие; 2. аномалии топографии; 3. аномалии структуры и формы; 4. закупоривание канала; 5. комбинированные аномалии.

2. Морфологические аномалии молоди осетровых рыб, полученной от выращенных «от икры» производителей, не видоспецифичны. Аномалии строения потомства осетровых рыб от производителей из маточных стад качественно незначительно отличаются от таковых в потомстве диких рыб.

3. Выявлена смена преобладающего типа морфологических нарушений в различные периоды раннего онтогенеза осетровых рыб. На этапе вылупления преобладают аномалии формы тела, при переходе на экзогенное питание - механические повреждения, у мальков - в строении наружных органов, у сеголеток превалируют нарушения в строении тканей.

4. Частота встречаемости аномалий раннего онтогенеза у потомства осетровых, полученных от культивируемых производителей, на разных этапах различается: на этапе вылупления она составляет около 13 %, на этапе перехода на экзогенное питание - 53 %, в мальковый период — 19 %, у сеголеток в конце первого вегетационного периода - 45 %.

5. У молоди осетровых рыб, полученной в современный период в искусственных условиях от производителей из маточных стад, частота встречаемости практически всех видов аномалий существенно меньше, чем в потомстве диких производителей.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

Шишанова Е.И., Новосадов А.Г., Манлкова A.B. Осетровые рыбы как объект разведения в искусственных условиях с зимней паузой роста (на примере Электрогорской ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона) // Изв. Оренбургского государственного аграрного университета, 2008. № 4 (20). С. 176-179.

Микодина Е.В., Новосадова A.B. Строение зрелых ооцитов сахалинского осетра Acipenser mikadoi// Доклады академии наук, 2011. Т. 440. №4. С. 557-560.

Лабенец A.B., Бубунец Э.В., Новосадова A.B. Репродуктивные показатели самок русского осетра и особенности продуцируемой ими икры в условиях культивирования // Рыбное хозяйство, 2013. № 1. С. 83-90.

Методические рекомендации:

Новосадов А.Г., Лабенец A.B., Шишанова Е.И., Маилкова A.B., Баранов A.A. Технология получения и выращивания гибрида сибирского осетра (Acipenser baerii) и белуги (Huso huso). М.: Россельхозакадемия, 2008. 38 с.

Бубунец Э.В., Шишанова Е.И., Лабенец A.B., Кавтаров Д.А., Новосадова A.B., Стародворская И.В. Технология выращивания севрюги (Acipenser stellatus) в индустриальных условиях: научно-производственное издание. М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. 62 с.

Лабенец A.B., Бубунец Э.В., Шишанова Е.И., Липпо Е.В., Новосадова A.B., Баранов A.A., Никифоров А.И., Стародворская И.В., Новосадов А.Г. Технология полноцикличного культивирования русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii) для сохранения генофонда и товарного выращивания. М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2012. 84 с.

Публикации в других изданиях:

Маилкова A.B., Новосадов А.Г. Рост молоди некоторых гибридов осетровых при выращивании в бассейнах // Пресноводная аквакультура: состояние, тенденция и перспективы развития. Молдова, 2005. С. 50-53.

Маилкова A.B., Никифоров А.И. Морфологические особенности и гистопатологический анализ скелетной мускулатуры гибридов ленский осетр X белуга и стерлядь X белуга // Тепловодная аквакультура и биологическая продуктивность водоёмов аридного климата. Астрахань, 2007. С. 330-333.

Никифоров А.И., Маилкова A.B. Рост и развитие сеголетков гибрида стерлядь х белуга в условиях тепловодной аквакультуры // Сб. материалов международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2008. С. 181-187.

Никифоров А.И., Маилкова A.B. Морфология скелетной мускулатуры некоторых гибридных форм осетровых // Инновационные подходы в ветеринарии, биологии и экологии. Троицк, 2009. С. 107-109.

Лабенец A.B., Новосадова A.B. Морфометрические и некоторые ультраструктурные особенности икры русского осетра, продуцируемой при полноцикличном выращивании // Актуальные проблемы современной науки и образования. Биол. науки. УФА, 2010. С. 368-372.

Микодина Е.В., Новосадова A.B. Морфологические нарушения в строении предличинок шипа Acipenser nudiventris II Тез. докл. «VIII Межд. конф. по раннему онтогенезу рыб и промысловых беспозвоночных». Калининград, 2010. С. 68-69.

Novosadova A.V., Mikodina E.V., Presnyakov A.V., Khrisanfov V.E. Morphometric characteristics of oocytes and ultrastructure of their envelops in Sakhalin sturgeon Acipenser mikadoi // Second NACEE conference of young researchers. Proceedings. Szarvas, Hungary, 2010. P. 24-25.

Бубунец Э.В., Шишанова Е.И., Новосадова A.B., Стародворская И.В. Влияние условий выращивания и состава кормов на выживаемость личинок севрюги в индустриальных условиях // Научные основы сельскохозяйственного рыбоводства: состояние и перспективы развития. М., 2010. С. 154—161.

Подписано к печати: 14.11.2013

Формат: 60x84 '/]6 Объём: 1,5 п. л.

Заказ Ж" 1252 Тираж: 100

ФГУП «ВНИРО» Участок оперативной печати 107140, г. Москва, ул. В.Красносельская, 17

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Новосадова, Александра Викторовна, Москва

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГУП «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ»

На правах рукописи

04201453798

Новосадова Александра Викторовна

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ ОСЕТРОВЫХ РЫБ У ПОТОМСТВА КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

03.02.06 - ихтиология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Е.В. Микодина

Москва-2013

/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................10

1.1. Осетровые рыбы: краткая характеристика биологии, состояние запасов и аквакультура...............................................................................10

1.2. Осетровые в аквакультуре России до XXI века................................23

1.3. Некоторые особенности строения ооцитов осетровых рыб............29

1.4. Оценка физиологического состояния молоди осетровых................33

1.5. Нарушения морфологии в раннем онтогенезе осетровых рыб.......39

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................46

2.1. Сроки, места проведения работ и объекты исследования...............46

2.2. Краткая характеристика рыбоводных заводов, условий содержания производителей, инкубации икры и выращивания молоди....................47

2.3. Методическое и технологическое обеспечение исследования.......55

Глава 3. РЕПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ОСЕТРОВЫХ РЫБ И СТРОЕНИЕ ООЦИТОВ...........58

3.1. Оценка репродуктивных качеств культивируемых самок русского осетра АЫретег gueldenstaedtii, строение и аномалии овулировавшей икры...................................................................................59

3.2. Строение и аномалии ооцитов заводских и диких самок сахалинского осетра Аыретег тИсас1о1.....................................................70

3.3. Классификация аномалий строения микропиле в ооцитах осетровых рыб.............................................................................................76

Глава 4. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ОСЕТРОВЫХ РЫБ В ПОТОМСТВЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ИЗ МАТОЧНЫХ СТАД........................83

4.1. Этап вылупления..................................................................................84

4.2. Этап перехода на экзогенное питание.............................................102

4.3. Мальковый период.............................................................................122

4.4. Аномалии молоди осетровых в конце первого вегетационного

периода.......................................................................................................135

ВЫВОДЫ.............................................................................................................143

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...........................................144

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. К началу XXI века сокращение площади нерестилищ, доступных для осетровых рыб, ухудшение среды обитания вследствие хозяйственной деятельности человека, нерациональный промысел, незаконный, неучтённый и нерегулируемый (ННН) вылов привели к сокращению численности всех популяций настолько, что прекращён промышленный лов (Ласкорин, Лукьяненко, 1990; Ходоревская, 2002; Крючков и др., 2004; Ходоревская, Романов, 2006; Водовский и др., 2007; Ходоревская и др., 2007; Калмыков, Рубан, Павлов, 2009). Вылов осуществляется лишь для целей воспроизводства и научных исследований. Снижение численности представителей сем. АЫрепзепёае, сбой биологических ритмов размножения и антропогенное загрязнение привели к сокращению количества и ухудшению качества производителей и потомства (Лагунова, 1989; Романов и др., 1990, 1996; Шагаева и др., 1991; Соколова и др., 1995; Корниенко и др., 1996; Лепилина, 1997, 2004; Рубан, 1999; Горюнова и др., 2000; Акимова и др., 2004; Николькая и др., 2004; Карпюк и др., 2005).

Начиная с середины XX века, искусственное воспроизводство осетровых в нашей стране является основным источником пополнения естественных популяций (Баранникова, 1983; Баранникова и др., 2001; Ходоревская, Романов, 2006; Доклад коллегии ..., 2009). В последние 30 лет оно также используется для производства товарной рыбы.

Однако созданный в России в середине прошлого столетия воспроизводственный комплекс осетровых, изначально базировавшийся на использовании природных популяций, в настоящее время в связи с острым дефицитом диких особей уже переходит на качественно новый источник получения потомства - производителей из специально формируемых маточных стад (Баранникова, Белоусов, 2002; Бурлаченко и др., 2011;

Микодина, 2011). Маточные и ремонтно-маточные стада осетровых формируются двумя путями: одомашниванием использованных диких производителей и получением половозрелых особей в аквакультуре (из оплодотворённой икры и личинок, полученных от собственных производителей или завезённых из других хозяйств). Одна из основных задач оптимизации искусственного воспроизводства осетровых с использованием маточных стад — получение морфологически и функционально полноценной молоди.

В отличие от диких самок и самцов осетровых, использовавшихся ранее в искусственном воспроизводстве, производители из маточных стад подвержены колебаниям абиотических факторов большей амплитуды, что может снижать качество половых продуктов, отражаясь на полноценности потомства, однако подтверждений этому недостаточно (Лабенец, 2008). Морфологические нарушения в строении молоди осетровых, определяемые визуально, используются в качестве тест-признаков эффективности разведения с использованием диких производителей (Подушка, Лёвин, 1988; Акимова и др., 2004), однако в отношении потомства осетровых рыб из маточных стад этот вопрос практически не исследован. Поэтому оценка аномалий имеет решающее значение в определении общего воспроизводительного потенциала заводских стад (Слуцкий, 1980) и может быть использована как индикатор степени благополучия содержания производителей осетровых в искусственных условиях, а также в качестве основы для отраслевых нормативов.

Имеются систематизированные данные о нарушениях в строении и функционировании воспроизводительной системы осетровых, а также наличии широкого спектра аномалий в потомстве диких производителей (Лагунова, 1989; Романов и др., 1990; Шагаева и др., 1991; Лепилина, 1997; Акимова и др., 2004). Однако, в отличие от производителей маточных стад (Подушка, Коновалов, 2003), качественной и количественной оценки

нарушений в строении органов и тканей у молоди, полученной от заводских самок, и их сравнения с полученными ранее данными пока не проводили.

Как отмечено выше, в настоящее время искусственное воспроизводство ценных видов рыб стало неотъемлемым, а в ряде случаев единственным источником пополнения запасов их природных популяций. В связи с этим, оценка качества получаемой молоди осетровых рыб является необходимой составляющей процесса воспроизводства, выступающей показателем качества производимой продукции.

Цель настоящей работы — качественная и количественная оценка морфологических аномалий в строении икры и молоди осетровых видов рыб, полученных от производителей из маточных стад.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. исследовать аномалии микропиле ооцитов осетровых рыб, полученных от одомашненных и заводских самок и разработать их классификацию;

2. изучить распределение морфологических аномалий по типам на разных этапах развития потомства производителей осетровых рыб из маточных стад;

3. выявить частоту встречаемости особей с морфологическими нарушениями на разных этапах онтогенеза;

4. провести сравнительный анализ собственных и литературных данных о встречаемости аномалий морфологического строения молоди осетровых рыб, полученной от диких производителей.

Научная новизна. Впервые изучены патологии и определена частота их встречаемости в раннем онтогенезе осетровых рыб, полученных от производителей из маточных стад. В ооцитах русского АЫретег gueldenstaedtii и сахалинского А. тгкскЯог осетров впервые описана ультраструктура и аномалии микропиле, дана морфометрическая характеристика микропилярных полей, в т.ч. на вегетативном полюсе у

русского осетра. Создана первая классификация аномалий в строении микропиле осетровых рыб. Впервые выявлены нарушения развития и определена частота их встречаемости у шипа A. nudiventris в раннем онтогенезе.

Практическое значение. Морфология молоди осетровых рыб выступает одним из критериев оценки эффективности искусственного воспроизводства. Результаты работы могут служить основой для оптимизации условий эмбрионального и постэмбрионального развития, т.е. совершенствования технологии получения качественной молоди осетровых при выращивании в индустриальных условиях.

Результаты исследования вошли в изданные методические рекомендации по товарному воспроизводству и выращиванию осетровых от производителей из маточных стад: «Технология получения и выращивания гибрида сибирского осетра {Acipenser baerii) и белуги {Huso huso)», «Технология выращивания севрюги {Acipenser stellatus) в индустриальных условиях: научно-производственное издание» и «Технология полноцикличного культивирования русского осетра {Acipenser gueldenstaedtii) для сохранения генофонда и товарного выращивания».

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на Международной научной конференции «Состояние и перспективы развития фермерского рыбоводства аридной зоны» (Азов, 2006), Международном симпозиуме «Тепловодная аквакультура и биологическая продуктивность водоёмов аридного климата» (Астрахань, 2007), научной конференции «Современное состояние водных биоресурсов», посвящённой 70-летию С.М. Коновалова (Владивосток, 2008), Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой выдающимся педагогам Петровской академии (Москва, 2008), Международной научно-практической конференции «Инновационные подходы в ветеринарии, биологии и экологии» (Троицк, 2009), Международной научной конференции

«Инновационные технологии аквакультуры» (Ростов-на-Дону, 2009), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы современной науки и образования» (Сибай, 2010), «VIII Международной конференции по раннему онтогенезу рыб и промысловых беспозвоночных» (Светлогорск, 2010), Международной конференции «Second NACEE conference of young researchers» (Венгрия, Сарваш, 2010), Международной научно-практической конференции «Аквакультура Европы и Азии: реалии и перспективы развития и сотрудничества» (Улан-Удэ, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, из которых 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Нарушения морфологического строения молоди осетровых рыб, получаемой от культивируемых вне природных ареалов производителей из маточных стад, являются не видоспецифическими.

2. У молоди осетровых рыб от диких и культивируемых производителей нарушения морфологического строения качественно не отличаются, однако в регулируемых условиях частота встречаемости аномалий снижается.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка использованной литературы. Общий объём работы составляет 171 страницу компьютерного текста, диссертация содержит 15 таблиц и 74 рисунка. Список литературы включает в себя 252 источника, из них 31 на иностранных языках.

Благодарности. Считаю своим долгом принести благодарность научному руководителю д.б.н., профессору Екатерине Викторовне Микодиной за всестороннюю помощь и советы при работе над диссертацией.

Особую благодарность приношу начальнику отдела мониторинга водных биологических ресурсов и среды их обитания ФГБУ «ЦУРЭН» к.с,-

х.н. Бубунцу Эдуарду Владимировичу за ценные советы и рекомендации в процессе работы. Моя искренняя благодарность адресуется сотрудникам ГНУ «ВНИИР»: заведующему лабораторией рыбохозяйственных исследований и поликультуры, к.с.-х.н., чл.-корр. РАЕН Лабенцу Александру Владиславовичу, и.о. зам. директора по научной части к.б.н. Шишановой Елене Ивановне, а также доценту кафедры международных комплексных проблем природопользования и экологии ФГОБУ ВПО «МГИМО (У) МИД России» Никифорову Андрею Игоревичу за помощь в освоении

методов исследований. Я глубоко благодарна к.с.-х.н. Липпо Евгению Владимировичу, Козовковой Надежде Александровне, Романову Андрею Генриховичу и Литвинову Вадиму Александровичу за предоставленную возможность сбора материала для настоящего исследования. Выражаю благодарность к.б.н. Крыловой Вере Дмитриевне за поддержку на всех этапах выполнения диссертационной работы. Глубокая признательность заведующему межкафедральной лабораторией электронной микроскопии МГУ им. М.В. Ломоносова Давидовичу Георгию Натановичу и ведущему инженеру лаборатории Богданову Анатолию Георгиевичу за помощь в освоении методов работы на сканирующем электронном микроскопе.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Осетровые рыбы: краткая характеристика биологии, состояние

запасов и аквакультура

Осетровые рыбы (Ааретепёае) являются одной из наиболее древних из ныне живущих групп рыб, а ископаемые останки представителей осетровых встречаются, по меньшей мере, с юрского периода (Суворов, 1948; Никольский, 1971; Ромер, Парсонс, 1992). Высокие пищевые качества икры и мяса осетровых общепризнаны с древности и до наших дней, промысел их вели уже две с половиной тысячи лет назад. Именно поэтому никакие другие рыбы не подвергались такому прессу вылова, как осетровые.

Представители данного семейства обитают только в северном полушарии, это проходные или пресноводные рыбы. Осетровые распространены в пресноводных, прибрежных водах и внутренних морях России, Азербайджана, Болгарии, Китая, Ирана, Казахстана, Румынии, Туркмении, Турции, Украины и других европейских стран, а также Северной Америки. Промысел и товарное выращивание осетровых являются, или являлись до недавнего времени, достаточно значимой частью валового дохода и занятости населения этих стран.

Лидерами на мировом рынке продажи продукции из осетровых рыб традиционно являлись страны, имеющие территориальные воды в Каспийском море: Россия, Азербайджан, Иран и Казахстан (рис. 1). Туркмения, хотя и не занималась промыслом осетровых, но продавая квоты на вылов России и Казахстану, тоже получала доход от их промысла.

Состояние промысловых запасов осетровых рыб в Каспийском море стало плачевным после распада Советского Союза. В условиях новой социально-рыночной парадигмы и не до конца сформировавшегося управленческого аппарата, увеличение незаконного лова рыбы и

неконтролируемая торговля усилили пресс на популяции каспийских осетровых, и без того подорванные к концу XX века деградацией среды обитания и сверхэксплуатацией.

Рис. 1. Государства, имеющие свои территориальные воды в Каспийском море (по РАО, 2004).

Согласно статистике ФАО (рис. 2), мировой вылов осетровых изменялся следующим образом: в 70-е годы наблюдался рост объёмов вылова и достиг максимума в 1977 году, составив 32,1 тыс. тонн, при этом доля республик Советского Союза составила 31,0 тыс. тонн. Вплоть до 1987 года наблюдался стабильно высокий вылов в диапазоне от 23,0 до 29,1 тыс. тонн ежегодно. Начиная с 1988 года, объёмы вылова начинают снижаться уже катастрофически, упав до 2,7 тыс. тонн в 2000 году, а на страны, входившие ранее в состав СССР, приходилось только 2,0 тыс. тонн.

36 000

эс ооо

I I—I-I—1—I—I—I—I—I-1—I—I—Г—I—I—Г—I—I—I-1—I—I—1—1—I—<—1—г-

1970 1973 1076 1 >78 1062 1«Э5 196« 1991 1094 1997 2000

Год

Рис. 2. Мировой вылов осетровых и доля в нем прикаспийских государств (РАО, 2010).

Былое лидерство Советского Союза как крупнейшего поставщика осетровых на мировой рынок показано на рис. 3. В период с 1950 по 1987 год их производство, включая вылов и товарное выращивание, в среднем составляло 22,9 тыс. тонн, причём на долю республик СССР приходилось 19,9 тыс. тонн, а на долю Ирана и США - 2,0 и 0,7 тыс. тонн соответственно.

35 ООО

30 000

1950 1953 1956 1959 1962 1065 1968 1971 1974 1977 1900 1983 1987

Года

Рис. 3. Вылов осетровых рыб за период с 1950 по 1987 гг.

Семейство Acipenseridae включает в себя четыре рода: Huso (белуги), Acipenser (осетры), Scaphirynchus (лопатоносы) и Pseudoscaphirynchus (лжелопатоносы) (Берг, 1948; Промысловые рыбы России, 2006). В наших водах промысловое значение имели представители первых двух родов — белуги и осетры.

Данные по биологии осетровых видов рыб важны для сравнения особенностей факторов естественной среды с технологией выращивания в хозяйствах, объяснения возможных причин появления аномалий в развитии и оптимизации искусственного воспроизводства.

Сибирский осётр Acipenser baerii населяет большинство крупных сибирских рек, оз. Байкал, изредка встречается в Печоре (Берг, 1916а). Его ареал простирается в меридиональном направлении от бассейна р. Лены и Обской губы до р. Селенги, а также с запада на восток от бассейна Оби до р. Колымы. Это жилая, частично полупроходная донная рыба, весь жизненный цикл которой проходит в пресной воде, и только редкие экземпляры встречаются в слабо осолонённых эстуарных участках. Вид представлен несколькими популяциями, частично или полностью изолированными друг от друг�