Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Продукционные характеристики копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в условиях искусственного выращивания

ВАК РФ 03.02.10, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Продукционные характеристики копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в условиях искусственного выращивания"

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ им. А.О. КОВАЛЕВСКОГО

АГАНЕСОВА Лариса Олеговна

УДК 639.5

ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОПЕПОД САЬАМРЕОА А<2иАЕ01ЛС15 И АИСТОШАРТОМиЗ БАЬШШ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

03.02.10 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

4 ¿Л 2014

Севастополь - 2014

005556412

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Институте биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (г. Севастополь)

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Ханайченко Антонина Николаевна, Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, старший научный сотрудник

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор,

Александров Борис Георгиевич,

Институт морской биологии HAH Украины, директор

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Арашкевич Елена Германовна, Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, ведущий научный сотрудник

Защита диссертации состоится ^р 14 г в М часов на заседании специализированного учёного совета Д 50.214.01 Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского по адресу: пр. Нахимова, 2, г. Севастополь, 299011, РФ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского по адресу: пр. Нахимова, 2, г. Севастополь, 299011, РФ

Автореферат разослан г.

Учёный секретарь

специализированного учёного совета Д 50.214.01

кандидат биологических наук Н.В. Поспелова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В естественных условиях основу питания личинок морских рыб составляют копеподы на всех стадиях их развития (Poulet, Williams, 1990). В условиях морской аквакультуры в качестве живых кормов используют солоноватоводных коловраток и науплиев артемий, в составе которых отсутствуют некоторые эссенциальные компоненты (Shields et al., 1989). При питании рыб на ранних стадиях развития кормом, неадекватным их биохимическим потребностям, возникают проблемы, связанные с нарушениями метаболизма, что в итоге приводит к неправильному развитию систем организма, отклонениям в экспрессии генов (Cahu et al., 2003), патологии развития (Shields et al., 1999; Boglino et al., 2012). Поэтому для улучшения биохимического состава солоноватоводных коловраток и артемий их насыщают специализированными искусственными смесями, содержащими незаменимые для личинок рыб компоненты (Merchie, 1996). Тем не менее, в результате применения таких смесей могут возникать дополнительные проблемы, связанные с пищеварением личинок рыб (Luizi et al., 1999) и микробиальными инфекциями (Grisez et al, 1996). Единственным подходом к искусственному выращиванию правильно развивающихся личинок морских рыб является кормление копеподами (Stottrup, 2000), но до настоящего времени, несмотря на многочисленные экспериментальные разработки, не созданы промышленные методы их массового культивирования (Drillet et al., 2011).

Убиквитные виды копепод Calanipeda aquaedulcis (Kritsch, 1873) и Arctodiaptomus salinus (Daday, 1885) являются важными компонентами пищевых цепей многочисленных пресных и солёных водоемов. Данные виды копепод пригодны для кормления личинок как морских, так и пресноводных видов рыб. Однако влияние питания и температуры на продукционные характеристики этих видов изучено недостаточно. Поэтому для получения максимальной продукции при массовом выращивании С. aquaedulcis и A. salinus необходимо определить оптимальные температурные и трофические условия их культивирования.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа выполнена в отделе аквакультуры и морской фармакологии Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (ИнБЮМ) в соответствии с научно-исследовательской тематикой и программами HAH и МОН Украины: «Изучение функционирования морских биотехнологических комплексов и их взаимодействия с окружающей средой» (№ ГР 0I06U00I586; 2006-2010); «Систематизированный анализ и комплексная оценка современного состояния изученности биологических ресурсов Азово-Черноморского бассейна и перспектив развития марикультуры, ресурсных био-и нанобиотехнологий» (№ ГР 0107U008034; 2007-2009); «Экологические взаимодействия в биотехнологических комплексах» (№ ГР 0111U00154; 20112015); «Проведение комплексных экологических, гидробиологических и биотехнологических исследований с целью решения фундаментальных и прикладных проблем постоянного использования ресурсного потенциала, восстановления и сохранения морского биоразнообразия и качества морской

среды Азово-Черноморского региона» (№ ГР 0110U006203; 2010-2012). В перечисленных темах автор участвовала в период обучения в аспирантуре (2008 - 2011), а затем в качестве исполнителя (2011 - 2014).

Цель и задачи исследования. Цель работы - исследовать продукционные характеристики двух видов каляноидных копепод Calanipeda aquaedulcis (Kritsch, 1873) и Arctodiaptomus salinus (Daday, 1885) в условиях искусственного выращивания.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

• выявить влияние трофического и температурного факторов на выживаемость и длительность развития копепод С. aquaedulcis и A. salinus;

• определить рационы исследуемых видов копепод при их питании микроводорослями разных видов;

• оценить изменения размерно-весовых характеристик копепод на протяжении жизненного цикла в зависимости от температуры;

• определить зависимость продукционных характеристик (соматической и генеративной продукции) С. aquaedulcis и A. salinus от факторов среды;

• разработать методы выращивания двух видов копепод в накопительной культуре в пилотных условиях.

Объект исследования - копеподы Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus.

Предмет исследования - продукционные характеристики копепод С. aquaedulcis и A. salinus при разных условиях выращивания.

Методы исследования. В работе использованы методы культивирования гидробионтов, разработанные в отделе аквакультуры и морской фармакологии ИнБЮМ; накопительный (периодический) и индивидуальный методы культивирования копепод; методы определения размерных характеристик и определения сухой биомассы копепод; методы проточной цитометрии, световой микроскопии и микровидеосъёмки; статистические методы обработки результатов исследований. Для идентификации каротиноидов (в организме копепод) использован метод тонкослойной хроматографии.

Научная новизна полученных результатов. Впервые выявлены межвидовые различия влияния трофического и температурного факторов на продукционные индивидуальные и популяционные характеристики каляноидных копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus, показана зависимость продолжительности онтогенеза, выживаемости и плодовитости С. aquaedulcis и A. salinus от хемотаксономических характеристик микроводорослей, которыми они питаются. Самые высокие продукционные показатели копепод обоих видов достигнуты при их питании Prorocentnun cordatum и Isochrysis galbana. Установлено, что рацион A. salinus значимо превышает таковой С. aquaedulcis и максимален для обоих видов копепод при питании Isochrysis galbana. Установлено, что у самок С. aquaedulcis среднесуточная плодовитость за жизненный цикл вдвое превышает плодовитость A. salinus. Максимальная среднесуточная продукция (Pt) у С. aquaedulcis достигается при 25 ± 1,5, а у A. salinus - при 21 ± 1,5 °С.

Предложены оптимальные условия для массового культивирования С. aquaedulcis и A. salinas в накопительных культурах.

Практическое значение полученных результатов. Экспериментально разработанные методы накопительного культивирования Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus рекомендовано использовать как для массового получения качественных живых кормов, по размерным, этологическим и биохимическим характеристикам адекватных потребностям личинок морских рыб, так и для физиологических исследований копепод. Результаты изучения зависимости структурных и функциональных характеристик двух убиквитных видов копепод от факторов среды могут быть использованы при исследованиях

их естественных популяций.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является самостоятельным научным исследованием. В диссертации использованы материалы, полученные в экспериментальных исследованиях в течение 2008 -2013 гг. Диссертант принимал непосредственное участие в сборе, обработке и анализе материалов. Разработка задач и выбор методов исследований, основной комплекс экспериментальных работ (постановка экспериментов, определение продукционных характеристик копепод, статистическая обработка экспериментальных данных), обобщение, анализ и интерпретация полученных результатов выполнены автором самостоятельно. Цитометрические исследования динамики численности микроводорослей в экспериментах по определению рационов копепод автор проводил совместно с сотрудниками ИнБЮМ к.б.н. Мухановым B.C. и к.б.н. Ханайченко А.Н., определение скоростей энергетического метаболизма копепод С. aquaedulcis и A. salinus - с к.б.н. Светличным Л.С., к.б.н. Губаревой Е.С. и к.б.н. Ханайченко А.Н., исследования по разработке метода определения живых и мертвых организмов в культуре копепод - с к.б.н. Мухановым B.C. и м.н.с. Литвинюк Д.А., исследования каротиноидного состава копепод методом тонкослойной хроматографии - с к.б.н. Поспеловой Н.В., к.б.н. Ханайченко А.Н. и м.н.с. РауэнТ.В. Полученные результаты исследований интерпретированы автором самостоятельно.

Апробация результатов работы. Основные положения работы доложены на международных научных конференциях и семинарах: Международных научно-технических семинарах «Системы контроля окружающей среды» (Севастополь, 2010, 2011); конференциях молодых ученых Pontus Euxinus VI, VII, VIII (Севастополь, 2009, 2011, 2013); на семинарах отдела аквакультуры и морской фармакологии ИнБЮМ (2009 - 2013 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ (6 - без соавторов), из числа которых: 5 статей в специализированных научных изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в журнале, включенном в международную наукометрическую базу "SCOPUS", 3 работы в сборниках статей, материалах и тезисах национальных и международных конференции. По теме диссертации получен патент на изобретение по методу культивирования копепод. В работах, опубликованных в соавторстве, вклад соискателя состоял в постановке экспериментов, получении и обработке экспериментальных данных

и их математической обработке, подборе литературы, написании текста статей. Права соавторов публикаций не нарушены.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, выводов, списка использованной литературы, включающего 207 источников (в том числе 127 иностранных) и приложения! Работа изложена на 157 страницах, иллюстрирована 28 таблицами и 16 рисунками.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность сотрудникам ИнБЮМ: научному руководителю к.б.н. А.Н. Ханайченко - за помощь в разработке теоретических основ диссертации, руководство и разработку стратегии исследований и неоценимую помощь в выполнении работы; к.б.н. В.Е. Гирагосову - за ценные замечания по диссертационной работе; к.б.н. Л.С. Светличному - за плодотворное сотрудничество, консультации и помощь в обсуждении полученных совместно данных; к.б.н. Н.В.Поспеловой - за методическую помощь и совместную работу; м.н.с. Т.В. Рауэн - за помощь в культивировании микроводорослей, совместную экспериментальную работу и дружескую поддержку; д.б.н. А. В. Гаевской и д.б.н. А. А. Солдатову - за ценные советы и рекомендации по написанию и оформлению работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

БИОЛОГИЯ И ПРОДУКЦИЯ КОПЕПОД: СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Раздел содержит анализ литературных данных о биологии копепод, в частности, каляноидных копепод С. адиаес1и1с:.ч и А. .чаИнт, особенностям влияния температуры и трофического фактора на развитие и размножение копепод и их продукционные характеристики, о роли копепод в питании личинок рыб и основных преимуществах их использования, по сравнению с другими кормовыми организмами для кормления личинок рыб в морской аквакультуре. Показано современное состояние проблемы промышленного культивирования копепод.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные работы были выполнены в отделе аквакультуры и морской фармакологии ИнБЮМ в 2008 - 2013 гг. Всего проведено 36 экспериментов различной длительности.

В экспериментальной работе использованы накопительный (периодический) и полунепрерывный методы культивирования копепод. Для изучения продолжительности жизни, влияния различных факторов (корма, температуры) на выживаемость, длительность развития и плодовитость копепод при индивидуальном периодическом культивировании отдельные особи копепод помещали в сосуды объемом 50 мл со средой и микроводорослями, через определенные промежутки времени их перемещали в свежую среду с кормом, учитывая при этом происходящие с особями изменения в развитии.

Накопительное периодическое культивирование копепод в культиваторах 1, 40 и 600 л позволило получить большое количество биомассы для проведения биохимических исследований, а также исследовать влияние различных факторов на рост массовых культур копепод. Во всех экспериментах в качестве культуральной среды для копепод использовали черноморскую воду (17,8 ± 0,2 %о), первоначально прошедшую грубую очистку, отстоянную, затем механически очищенную последовательной фильтрацией через картриджные фильтры с размером пор 10, 5 и 1 мкм и стерилизованную с помощью ультрафиолета. Полную замену культуральной среды (суспензии микроводорослей в стерилизованной морской воде) в экспериментальных сосудах производили каждые три дня. Экспериментальные сосуды находились в условиях круглосуточного освещения 2000 лк.

Для изучения влияния разного корма на продукционные характеристики копепод выбраны виды микроводорослей из коллекции живых культур микроводорослей ИнБЮМ (Стельмах, Галатонова, 2003), находящиеся в размерном диапазоне частиц, подходящих для питания копепод на разных стадиях развития: Prymnesiophyceae - Isochrysis galbana (Parke, 1949), Chlorophyceae - Dunaliella salina ((Dunal) Teodoresco, 1905), Trebouxiophyceae -Chlorella vulgaris (Beyerinck (Beijerinck), 1890), Bacillariophyceae - Phaeodactyhun tricormttum (Bohlin, 1897) и Thalassiosira weissflogii ((Grunow) Frixel et Hasle, 1977), Dinophyceae - Prorocentrum micans (Ehrenberg, 1834), Prorocentrum cordatum (Ostenfeld) J.D. Dodge, 1975) и Glenodinium foliaceum (F. Stein, 1883).

Использованные в экспериментах микроводоросли выращивали в накопительном режиме на стерилизованной черноморской воде, обогащенной средой Уолна (Coutteau, 1996), при температуре 24 ± 1,5 °С. Круглосуточное освещение интенсивностью 5000 лк осуществляли с помощью люминесцентных ламп LD - 40. При кормлении копепод использовали только микроводоросли из культур, находящихся в стадии экспоненциального роста, которые считаются более качественным кормом и могут избирательно потребляться зоопланктоном (Петипа, Тен, 1971). Адаптацию копепод к питанию микроводорослями конкретного вида проводили в течение минимум 2-3 недель.

Влияние температуры на рост копепод исследовали при трех температурных режимах: 17 (17 ± 1,5), 21 (21 + 1,5) и 25 (25 ± 1,5) °С. Адаптацию культур копепод к каждому температурному режиму проводили в течение месяца. Для кормления копепод использовали микроводоросль I. galbana, концентрацию которой поддерживали на уровне 0,02 - 0,08 мг-сух. массы-мл" .

В экспериментах по выращиванию массовых культур копепод в объемах 1 л их кормили монокультурой I. galbana (при трех температурных режимах: 17, 21 и 25 °С); копеподы в 40 - 600 л питались смесью микроводорослей 7. galbana, Р. cordatum (С. aquaedulcis), I. galbana, P. cordatum, P. micans (A. salinus), с добавлением Ch. vulgaris. Концентрацию пищи поддерживали ad libitum.

Для учета численности клеток микроводорослей использовали метод прямого счета в камере Горяева под микроскопом, а также метод проточной цитометрни с помощью проточного цнтометра Cytomics™ FC 500 (Рауэн и др.,

2012). Расчет скоростей размножения и отмирания микроводорослей, скорости потребления микроводорослей копеподами и определение общего количества потребленной пищи осуществляли согласно (Frost, 1972). Для определения рационов копепод при их питании микроводорослями разных видов выполнены предварительные эксперименты, позволившие определить влияние времени экспозиции на скорость потребления клеток.

Наблюдения за развитием и выживаемостью копепод проводили от первой науплиальной (N1) до достижения половозрелой (С6) стадии. Идентификацию стадий развития копепод осуществляли прижизненно в камере Богорова под бинокуляром при увеличении 2x8 и 4x8. Выживаемость копепод оценивали как процент особей, выживших при прохождении всех стадий от N1 до Сб. Продолжительность развития копепод устанавливали как средний временной интервал развития особей от N1 до достижения Сб. Размерные характеристики самок (длины просомы и абдомена), диаметр яиц, подсчет количества яиц в кладке (абсолютная плодовитость) и выклюнувшихся жизнеспособных науплиев (% выклева) определяли под микроскопом МБС-12. Длительность жизненного цикла копепод оценивали при индивидуальном культивировании в оптимальных для каждого вида условиях. Длительность эмбрионального развития субитанных яиц определяли при 21 °С, диапаузиирующих яиц A. salinus в условиях культур не наблюдали.

Морфологические характеристики копепод С. aquaedulcis и A. salinus (длина просомы, Lpr; ширина просомы, dpr, длина абдомена, Labd) исследованы по цифровым фотографиям, полученным при помощи микроскопа Nikon Eclipse TS100F, оборудованного видеокамерой mi ICD-848P. Измерения особей произведены при помощи стандартных компьютерных программ (ImageJ 1.42q, Microsoft Excel).

При определении биомассы в массовой культуре учитывали изменения как возрастной, так и размерной структуры копепод, разделяя их на науплиусов, копеподитов, самцов и самок и оценивая долю живых и мертвых организмов согласно методу (Литвинюк и др., 2009). Сухую биомассу копепод рассчитывали, учитывая линейные размеры разных стадий развития особей, полученные отдельно для каждого температурного режима. Для копеподитных и взрослых стадий использовали формулу, выведенную из (Svetlichny et al 2012)-

w = 0,13(Lpr-dpr2) 10,3 ' (i),

где Lpr - длина и dpr - ширина просомы (мм); w - сухая масса тела (мг). Сырую биомассу науплиусов находили, приравнивая их форму к соответствующей геометрической фигуре - овалу, принимая плотность тела равной плотности воды (Сажина, 1987; 1996). Соотношение сухой массы к сырой для науплиусов принималось равным 0,1 согласно: Callieri, Pugnetti, Manca, 1999; Dumontet al., 1975.

Расчет средней удельной скорости роста (Cw) копепод за период At осуществляли по формуле (Винберг, 1979):

Cw = (In w2 - In w¡)/(t2 -t¡) (2),

где w2 и W| - сухая масса (мг) в начале и в конце рассматриваемого периода, т.е. в моменты времени t2n tb сут.

Определение продукции копепод осуществлялось по уравнению П. Бойсен-Йенсен (Заика, 1983). Расчет продукции культур копепод производили на основании данных, полученных в отдельных экспериментах по росту культур копепод С. асцшеёиШя и А. ,ул///ш.у при трех температурных режимах 17, 21 и 25 °С в 1 л, а также в культиваторах объемом 40 - 600 л при 21 °С.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА НА ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОПЕПОД С А1Л Ы1РЕ1)А \QVAEDIJLCIS И АИСТОШАРТОМиЬ БАЬШиБ Оптимум выживаемости всех стадий развития копепод обоих видов (в температурном диапазоне 17-25 °С) приходится на температурный режим 21 °С (табл. 1). Самая низкая выживаемость копепод обнаружена при низких температурах (17 °С). На протяжении ранних науплиальных стадий N1 - N3 выживаемость обоих видов копепод составляла 100 %. Для более поздних стадий развития обоих видов копепод выживаемость колебалась для С. aqllaedlllcis от 48 ± 25,3 до 92,3 ± 15,4 %, для А. яа/нии - от 54,5 ± 9,1 до 100 %.

Таблица 1

Выживаемость копепод СсЛширейа ациаейиШь и АШоМарШпт хаГших при разных температурных режимах культивирования

Темпе- Выживаемость, %

ратура,°С N1-3 N4-6 С1 3 С4-5 С6

С. ациаеАиШз

17 + 1,5 100 71,2+19,8 62,9 ± 11,2 56,6+17,0 48 ±25,3

21 ± 1,5 100 92,3 + 15,4 88,1 ± 13,3 81,1 + 11,9 78,9 ± 10,6

25 + 1,5 100 75,7 ± 25,8 75,7 + 25,8 62,1 ±31,7 57,6 + 33,5

А. заИти

17 + 1,5 100 74,2 + 17,4 60,9 ± 13,2 57,9 ± 8,2 54,5 ±9,1

21 ± 1,5 100 100 100 93,3 ± 13,3 93,3 ± 13,3

25 ± 1,5 100 94,9 ± 10,3 89,7 + 20,5 89,7 ± 20,5 76,3 + 26,7

Примечание: N1 (6) первая (шестая) науплиальная стадия и т.д., С1 (5) - первая (пятая) копеподитная стадия; С6 - взрослая стадия (р > 0,05)

Длительность стадий постэмбрионального развития обоих видов копепод постепенно увеличивается от младших науплиальных к старшим копеподитным стадиям (табл. 2) во всем диапазоне экспериментальных температур. Абсолютная выживаемость копепод на ранних науплиальных стадиях и кратковременность их развития, по-видимому, связаны с тем, что до перехода на экзогенное питание в качестве источника энергии они используют исключительно (N1 - N2) и преимущественно (N2 - N3) желтковые запасы (собственные данные, Лтепе2-Ме1его еС а1., 2007). Длительность науплиальных стадий обоих видов короче, чем копеподитных во всем температурном

диапазоне, что закономерно для каляноидных копепод. Самыми продолжительными были стадии С4 - С5, и самцы обоих видов при всех температурных режимах развивались быстрее самок, что объясняется половой дифференциацией и ростом гонад копепод на пятой, критической стадии развития (Peterson, 2001).

Таблица 2

Длительность развития копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptoinus salinus при разных температурах

Температура,°С Длительность развития копепод, сутки

N1 -3 N4-6 С1 -3 С4-5 N1 - С6 N1 — С6 (М) N1 - С6 (F)

С. aquaedulcis

17 + 1,5 21 + 1,5 25 ± 1,5 3 + 0,1 3+0,1 2 + 0,1 5 ±0,1 3 ±0,1 2 ±0,1 7 ±0,2 4 ±0,2 2 ±0,1 7 ±0,4 4 + 0,4 3 ± 0,4 22 ± 0,3 14 ±0,2 9 ±0,2 21,9 ±0,2 13,9 ±0,1 8,9 + 0,1 22,1 ±0,2 14,1 ±0,1 9,1 ±0,1

A, salinus

17+ 1,5 21 ± 1,5 25+ 1,5 4 ±0,1 3 ±0,1 4 ±0,1 6 ±0,2 4 ±0,2 6 ±0,2 8+0,1 6 + 0,2 7 ±0,4 11 +0,2 7 ±0,2 8 ±0,4 29 ± 0,2 20 ± 0,6 25 ± 0,4 28,9 + 0,1 19.7 + 0,3 24.8 + 0,2 29.1 +0,1 20.2 + 0,4 25,1 +0,3

Примечание: N1 (6) первая (шестая) науплиальная стадия и т.д., С1 (5) - первая (пятая) копеподитная стадия; С6 - взрослая стадия; М - самцы; Б - самки (р <

0,05)

Длительность онтогенеза С. aquaedulcis от N1 до С6 стадий в температурном диапазоне 17 -25 °С закономерно сокращается (табл. 2) и составляет 22, 14 и 9 сут при 17, 21 и 25 °С, соответственно. Напротив, минимальная длительность развития A. salinus обнаружена в середине температурного диапазона 17-25 °С. Длительность развития A. salinus от N1 до С6 при повышении температуры от 17 до 21 °С сокращалась от 29 до 20 сут, но при повышении температуры до 25 °С она возрастала до 25 сут.

При одинаковых температурах развитие более мелкого вида С. aquaedulcis проходит быстрее, чем более крупного вида A. salinus (рис. 1). Скорость развития С. aquaedulcis от первой науплиальной (N1) до взрослой стадии (С6) экспоненциально возрастает с повышением температуры от 17 до 25 °С, из чего следует, что оптимум культивирования С. aquaedulcis находится в верхнем пределе диапазона температур 17-25 °С. Наибольшая скорость развития A. salinus, напротив, находится в середине данного температурного диапазона, то есть приходится на 21 °С, дальнейшее же повышение температуры приводит к замедлению развития A. salinus.

Наши данные показали, что развитие С. aquaedulcis и A. salinus подчиняется общим закономерностям развития каляноидных копепод в зависимости от температуры: время развития копепод с удлиняется с ее понижением (Bonnet et al., 2010) и сокращается с ее повышением (Cook et al., 2007) до определенного

верхнего порога температуры. До недавнего времени считали, что верхний температурный порог развития А. яаИпиз находится приблизительно в диапазоне 25 - 29 °С (Яокпес1с1те, 2004; Лтепег-Ме1его е1 а1„ 2007; Лтепег-Ме1его е1 а1., 2012), Но результаты наших экспериментальных исследований, подтверждаемые аналогичными данными для природных популяций этого вида (Лтепег-Мекго е! а1„ 2013), свидетельствуют о том, что при температурах выше 20 °С прирост популяции А. .тИпш снижается, так как происходит задержка, но не полная остановка развития А. заНпш. Поэтому можно считать, что оптимальной температурой для развития А. заИти в экспериментальных условиях является 21 °С.

Л Т-

о о

140 120 100 80 60 40 ■ 20 • 0

- С. адшес/и/с/Б

-А. заИпиэ

15

17

23

25

27

19 21

Температура, °С

Рис. 1. Влияние температуры культивирования на скорость развития (1/13) копепод СакииреЛа ациаеЛикгх и ЛгсюсНарЮпш$ заИши (р < 0,05)

Сравнение длительности развития особей копепод С. адиаес1иШ5 и А. БаИтт в температурном диапазоне 17 - 25 °С (табл. 2) позволило выявить как общие с каляноидными копеподами закономерности развития изученных видов, так и видоспецифические особенности, проявляющиеся в последовательном увеличении продолжительности развития от ранних науплиальных до старших копеподитных стадий и в более короткой длительности развития самцов по сравнению с развитием самок при трёх температурных режимах. Различия между двумя изученными видами копепод заключаются в том, что развитие С. асцше^йпБ при любой температуре проходит быстрее, чем А. ¡аШии, и в том, что оптимум скорости развития А. 5я///г«5 приходится на более низкие температуры, чем С. aquaedulcis.

На основании определенных нами размерных характеристик С. ациаейи1с1ь (науплиальные стадии от 0,12 до 0,36, копеподитные - от 0,46 до 1,02, взрослые от 1,05 до 1,20 мм) и А. .ш/ши* (науплиальные стадии 0,21 до 0,45, копеподитные - от 0,57 до 1,18, взрослые - от 1,29 до 1,39 мм) рассчитана масса копепод на всех стадиях их развития. Достоверных отличий размерных характеристик

С. aquaedulcis и A. salinas в зависимости от температуры в диапазоне 21 - 25 °С не зарегистрировано.

Таким образом, на основании выполненных нами исследований выделены температурные оптимумы культивирования копепод: 25 °С - С. aquaedulcis, и 21 °С - A. salinus, при которых значительно сокращается общая продолжительность развития и получена наиболее высокая плодовитость особей.

ВЛИЯНИЕ ТРОФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИА ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОПЕПОД CALANIPEDA AQUAEDULCIS И ARCTODIAPTOMUS SALINUS

Питание и суточные рационы копепод С. aquaedulcis и A. salinus исследованы при кормлении разными видами микроводорослей. Все виды водорослей, использованные в экспериментах, несмотря на размерные и морфологические различия, оказались доступными для питания С. aquaedulcis и A. salinus. Наибольшие величины потребления микроводорослей копеподами С. aquaedulcis и A. salinus получены при кормлении мелкими водорослями Ph. tricomutum и I. galbana, а наименьшие - при питании крупными Dinophyceae, т.е. суточные рационы копепод возрастают по мере уменьшения размеров водорослей. С увеличением концентрации I. galbana от 0,005 до 0,07 мг-мл суточный рацион у С. aquaedulcis увеличивался от 0,004 до 0,023 и у A. salinus -от 0,008 до 0,046 мг-экз'-сут1. Дальнейшее повышение концентрации клеток I. galbana до 0,23 мг-мл"1 сопровождалось снижением рационов у С. aquaedulcis до 0,009, у A. salinus-до 0,014 мг-экз'-сут"1 (рис. 2).

При кормлении рачков более крупными микроводорослями Р. cordatum определено, что с повышением их концентрации от 0,001 до 0,03 мг-мл"1 суточный рацион у С. aquaedulcis возрастал с 0,003 до 0,013, у A. salinus - с 0,004 до 0,025 мг-экз'-сут"1. Дальнейшее повышение концентрации клеток Р. cordatum приводило к стабилизации рациона A. salinus и незначительному снижению рациона С. aquaedulcis (рис. 3).

Выявленные нами особенности питания двух видов копепод соответствуют классической зависимости между концентрацией пищи в среде и скоростью ее потребления копеподами до критической концентрации, выше которой их рацион уменьшается или остается неизменным (Ивлев, 1977; Сущеня, 1975). Полученные нами в экспериментах данные по количественным характеристикам питания копепод, в целом, соответствуют описанным ранее для других видов копепод, но максимальные рационы изученных копепод оказываются выше таковых, определенных для ряда морских видов каляноидных копепод (Арашкевич, Дриц, 1984; Ковалева, 1987; Кукина, 1975). При одинаковых исходных концентрациях микроводорослей суточный рацион и уровни критических концентраций у A. salinus выше, чем у С. aquaedulcis для всех видов и концентраций микроводорослей, что, по-видимому, обусловлено большей массой первого (11-17 мкг сух. массы против 4-6 мкг у второго).

0,06

к °'05 о

Т* 0,04 п

0

0,03

ь.

г

1 0,02 О S

га 0,01

О.

0

о 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Сухая масса микроводоросли, мг • мл"1

Рис. 2. Рацион копспод (R, мг сух. м.-экз '-сут"1) Calanipeda aquaedalcis и Arctodiaptomus salinas в зависимости от концентрации Isoclirysis galbana в среде (р < 0,05)

Prorocentrum cordatum

0,03

0,02

п *

о 2

£0,01 о

5

3"

га о.

о 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Сухая масса микроводоросли, мг • мл"1

Рис. 3. Рацион (R, мг сух. м. экз ' сут"1) копепод Calanipeda aqiiaedulcis и Arctodiaptomus salinus в зависимости от концентрации Prorocentrum cordatum в среде (р < 0,05)

Несмотря на то, что копеподы обоих видов активно потребляли все микроводоросли, развитие С. aqiiaedulcis при питании монокультурами С/г. vulgaris, D. salina, Th. weissflogii останавливалось на ранних стадиях. Полное развитие С. aqiiaedulcis до достижения половозрелости (стадии С6) происходило только при питании монокультурами микроводорослей Р. cordatum, I. galbana и Ph. tricornutum. Процент выживаемости С. aqiiaedulcis на протяжении линек от

Isochrysis galbana

- Calanipeda aquaedulcis Arctodiaptomus salinus

стадии N1 до С6 также зависел от вида микроводорослей и составлял при питании Р. cordatum 92,5 %, при питании I. galbana - 83 % и при питании Ph. tricomutum - 17,8 % (рис. 4 - I).

■ N1-3 О N4-6 И С1-3 ИС4-5 ЯС6

я N1-3 □ N4-6 и С1-3 ЗС4-5 асе

I. galbana Р. cordatum Ph. trícornutum Th. weissilogii Ch. wlgaris D. salina

I. galbana P. cordatum P. micans G. foliaceum Th. welsstog

D. salina

Рис. 4. Выживаемость копепод Cаlаnipedа aquaedulcis (I) и АгсШгар^тт $аИпш (II) в эксперименте в зависимости от питания микроводорослями различных видов

Напротив, копеподы А. $аИпш успешно развивались на всех стадиях онтогенеза и достигали половозрелости при питании всеми предложенными видами микроводорослей. Выживаемость А. ¡аИпш на протяжении всех линек от

стадии N1 до С6 была максимальна (94,5 %) при питании I. galbana (рис. 4 - II). Продолжительность развития копепод как на науплиальных, так и копеподитных стадиях зависела от вида микроводоросли (рис. 5).

I. galbana P. cordatum Ph. trícornutum Th. weissflogii Ch. vulgaris

D. salina

Th. weissflogii

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Время, сут

п

Рис. 5. Продолжительность развития копепод Calcinipeda aquaedulcis (I) и Arctodiaptomus salinas (II) от N1 до взрослой стадии (С6) в эксперименте в зависимости от питания микроводорослями различных видов (р < 0,05)

Питание С. aquaedulcis микроводорослями Ch. vulgaris и D. salina обеспечивало развитие копепод только до стадии СЗ, при питании Th. weissflogii развитие останавливалось на науплиальной стадии N6. Полный цикл развития С. aquaedulcis обеспечивало питание микроводорослями I. galbana и Р. cordatum, при котором продолжительность их развития составила 14 сут, а также питание Ph. trícornutum, которое, однако, приводило к его удлинению вдвое - до 25 сут (рис. 5 - I). Продолжительность развития более крупного A. salinus при питании

любыми видами микроводорослей закономерно оказалась значительно больше, чем С. aquaedulcis, (рис. 5 - II). Так же как и у С. aquaedulcis, развитие A. salinas наиболее быстро (за 20 сут) происходило при питании I. galbana и P. cordatum, питание P. micans и G.foliaceum увеличивало длительность развития до половозрелой стадии на 2 суток, а при питании Th. weissflogii и D. salina она увеличивалась до 26 и 28 сут, соответственно. Полученные результаты указывают как на видоспецифичное влияние микроводорослей на развитие обоих видов копепод, так и на видоспецифичную реакцию копепод С. aquaedulcis и A. salinus на питание разными видами микроводорослей.

Наиболее высокие значения выживаемости (свыше 80 %) на протяжении всего периода жизненного цикла обоих видов копепод получены при их питании микроводорослями I. galbana. Питание мелкоразмерными I. galbana, с высоким содержанием высоконенасыщенной жирной кислоты (ВНЖК) ДГК (22:6п-3, докозагексаеновой кислоты; Renaud et al., 1999) оказалось оптимальным для развития младших науплиальных стадий копепод, но задерживало развитие старших науплиальных и младших копеподитных стадий в сравнении особями, питавшимися крупноразмерными Р. cordatum с высоким содержанием ДГК и ЭПК (20:5п-3, эйкозапентаеновой) (Laabir et al., 2001).

Наименьшая продолжительность науплиального периода развития обоих видов копепод также отмечена при питании I. galbana, а копеподитного периода - при питании Р. cordatum. Сокращение длительности развития в науплиальном периоде и удлинение копеподитного периода при питании I. galbana компенсируются удлинением науплиального и сокращением копеподитного периода при питании Р. cordatum. Поэтому продолжительность развития копепод оказывается одинаковой - наименьшей - при питании С. aquaedulcis и A. salinus монокультурами микроводорослей как I. galbana, так и Р. cordatum -14 и 20 суток, соответственно. У A. salinus, в отличие от С. aquaedulcis, отмечен высокий процент выживаемости при питании любыми из предложенных ему видов микроводорослей, что указывает на различия механизмов биохимической трансформации незаменимых компонентов пищи и разной потребности в них у копепод двух разных видов.

Нами обнаружены видоспецифичные различия в каротиноидном составе A. salinus и С. aquaedulcis (Ханайченко и др., 2014). Суммарное содержание каротиноидов у A. salinus выше и в их фракционном составе доминирует этерифицированный астаксантин (62,5 %), тогда как у С. aquaedulcis -свободный астаксантин (47,5 %). По-видимому, характер трансформации и накопления специфических каротиноидов из пищи одинакового каротиноидного состава (одних и тех же видов микроводорослей) у изученных нами видов различается. Копеподы С. aquaedulcis, вероятно, имеют более низкие потребности в этерифицированных формах астаксантина и, возможно, обладают более слабым метаболическим механизмом модификации поступающих с микроводорослями каротиноидов, до астаксантина и его этерифицированных форм по сравнению с A. salinus. Различия каротиноидного состава копепод предположительно связаны с особенностями биологии и стратегии размножения видов. A. salinus населяет как постоянные водоемы с большим градиентом

солености, так и временные, и может переживать полное пересыхание водоемов, так как способен производить как субитанные, так и покоящиеся яйца (Лтепег-Ме1его е1 а1„ 2013). С. сщиаеё^ах, напротив, обитает только в постоянных водоемах и размножается только субитанными яйцами (Маггопе « а1„ 2006).

При оценке влияния трофических условий на продукционные характеристики копепод мы определяли среднюю длину самок копепод (общая длина просомы и абдомена), диаметр яиц, количество яиц, приходящееся на 1 самку (абсолютная плодовитость) и процент выклева в зависимости от питания микроводорослями разных таксономических групп (табл. 3). Хемотаксономический состав микроводорослей, которыми питаются самки копепод, безусловно, влияет на их репродуктивные характеристики, и особенно на жизнеспособность науплиусов копепод при выклеве. Нами проанализированы закономерности и различия успешного эмбрионального развития яиц копепод С. aquaedulcis и А. хаИпи.ч в зависимости от питания продуцирующих яйца самок микроводорослями разных таксономических групп (рис. 6).

Таблица 3

Морфометрические характеристики, абсолютная плодовитость и процент выклева яиц в зависимости от микроводорослевой диеты самок СаЫтрейа aquaedulcis и АШоМарготт яаИпт

Микроводоросли Средняя длина самок, мм Средний диаметр яиц, мкм Абсолютная плодовитость , яиц ■ самку"1 Выклев, %

С. aquaedulcis

Isochrysis galbana Prorocentrum cordatum Dimaliella salina Phaeodactylum tricormitum Tlialassiosira weissflogii 1,24 ±0,02 1.22 ±0,03 1.23 ±0,04 1,20 ±0,03 1,26 ±0,02 88 ±8 84 ±8 89 ± 10 84 ±8 88 ±5 24,2 ± 1,8 19.8 ±3,6 19.9 ±3,9 20,9 ± 3,2 19,1 ±2,2 100 100 78,3 ± 18,6 100 51,1 ± 15,2

A. salinus

Isochrysis galbana Prorocentrum cordatum Prorocentrum micans Glenodiniumfoliaceum Dimaliella salina Thalassiosira weissflogii 1,52 ±0,01 1,38 ±0,03 1,44 ±0,03 1,33+0,03 1,27 ±0,02 1,36 ±0,03 134 ±5 92 ±4 100 ±7 110 + 5 101 ±10 97 ± 1 10.3 ±1,3 16.4 ±2,4 13,8 ±2,3 12,0 ±1,3 10,8 ±0,7 12,7 ±2,3 84,9 ± 7,3 62,6 ± 10,1 94,6 ± 3,7 85,4 ±4,7 1,7 ±2,2 50,6 ± 8

Максимальный процент выклева науплиусов наблюдали при питании самок копепод обоих видов I. galbana; одинаковый процент выклева науплиев (около 50 %) отмечен при их питании 77г. weissflogii. Однако питание микроводорослями, принадлежащими к разным видам и классам, по- разному влияло на выклев жизнеспособных науплиев у изученных видов копепод. Так, питание самок A. salinus микроводорослями D. salina приводило к снижению

выклева науплиев до 1,7 %, а при питании микроводорослями других видов процент выклева находился в диапазоне 51 - 84,9 %. При питании самок С. aquaedulcis зелеными микроводорослями D. salina выклев науплиев составлял 78,3% от яиц, а при питании примнезиофитовыми I. galbana и динофлагеллятами Р. cordatum процент выклева науплиусов оказывался максимально возможным (100%).

1. galbana Р. cordatum ü. salina Th. «eissflogii galbana P. cordatum D. salina Th. Keissjlogii

I П

Рис. 6. Сравнительные диаграммы доли выклева жизнеспособных науплиев от общего количества яиц (выклев, %) у самок копепод Calanipeda aquaedulcis (I) и Arctodiaptomus salinas (II) в зависимости от питания микроводорослями: Isochrysis galbana, Thalassiosira weisflogii, Prorocentrum cordatum и Dunaliella salina

Репродуктивные характеристики самок копепод при питании монокультурой микроводорослей могут служить показателями биохимической адекватности кормового объекта пищевым потребностям копепод (Lacoste et al., 2001). Таксономический статус и, соответственно, хемотаксономические характеристики микроводорослей, входящих в состав пищи, влияли в наших опытах на продукцию яиц и выживаемость науплиев самок каляноидных копепод С. aquaedulcis и A. salinas.

Питание самок микроводорослями Prymnesiophyceae и Dinophyceae обеспечивало максимальный процент выклева науплиусов у обоих видов копепод. Питание самок микроводорослями Bacillariophyceae с высоким содержанием ЭПК, но дефицитными по ДГК (Zhukova, Aizdatcher, 1995) вдвое сокращало вероятность нормального эмбрионального развития у обоих видов копепод. При питании самок водорослями Chlorophyceae (D. salina) с низким содержанием ЭПК и ДГК, процент выклева яиц у С. aquaedulcis снижался незначительно, в то время как у A. salinas смертность эмбрионов приближалась к 100 %. Содержание и соотношение этих ЭПК и ДГК в составе микроводорослей, предположительно, является одним из основных хемотаксономических

факторов, оказывающих влияние на репродукционные характеристики каляноидных копепод (Ханайченко, 1999; Lacoste et al., 2001).

Продуцирование яиц самками С. aquaedulcis при питании оптимальным кормом I. galbana происходило в интервале от 15-суточного возраста (с момента достижения половозрелости) до возраста 34 сут, у самок A. salinus - с 21 сут (с момента достижения половозрелости) до 78 сут. Пик репродуктивного периода С. aquaedulcis приходился на 22 - 28 сут, a A. salinus - на 28 - 46 сут, после чего репродуктивная активность плавно снижалась. Интервал вымета яиц самками С. aquaedulcis составлял 3,2 ± 0,6 сут, A. salinus - 3,7 ± 0,5. Эмбриональное развитие яиц С. aquaedulcis при 21 °С занимало меньше суток, A. salinus - около трех суток. Среднесуточная продукция яиц (ЕР) за весь жизненный цикл у самки С. aquaedulcis (при индивидуальном культивировании) оказалась более чем вдвое выше (4,10 яйца-самка"1 -сут"'), чем у A. salinus (1,76 яйца-самка"'-сут"'), однако период размножения самок A. salinus был в два раза дольше, чем С. aquaedulcis, что объясняется более длительным жизненным циклом A. salinus.

Максимальная среднесуточная плодовитость солоноватоводных копепод С. aquaedulcis (9,12 яйца-самка"1 сут"1) почти вдвое ниже, чем у сходного с ними по размерным характеристикам морского вида копепод - Acartia tonsa (20 яиц-самка -сут ) (Ханайченко, 1999), но это различие компенсируется более высокой выживаемостью науплиев С. aquaedulcis в яйцевых мешках и более высокой выживаемостью особей в течение жизненного цикла.

Результаты наших исследований показали, что монокультуры микроводорослей P. cordatum и I. galbana являются оптимальными кормовыми объектами для продуцирования яиц самками С. aquaedulcis, выживаемости и скорости развития этих копепод на всем протяжении онтогенеза. Монокультуры микроводорослей классов Chlorophyceae и Bacillariophyceae, по-видимому, не удовлетворяют полностью потребностей С. aquaedulcis по незаменимым компонентам пищи для роста и развития определенных стадий копепод и поэтому оказываются не подходящими для использования в качестве пищевых объектов при культивировании данного вида.

ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОПЕПОД

С A LANIPEDA AQUAEDULCIS И ARCTODIAPTOMUS SALINUS

Экспериментальные данные, полученные при пилотном культивировании С. aquaedulcis и A. salinus в объемах 1 л (рис. 7), подтверждают особенности, которые были выявлены при индивидуальном выращивании этих копепод от науплиальной до взрослой стадии. Оптимальный температурный режим для роста массовой культуры С. aquaedulcis приходится на более высокую температуру, чем у A. salinus. Различия в температурных оптимумах роста биомассы у двух видов копепод можно объяснить разной скоростью развития особей этих видов в зависимости от температуры. Так, повышение температуры до 25 °С приводит к сокращению продолжительности развития С. aquaedulcis, тогда как для A. salinus повышение температуры более 21 °С, напротив, замедляет их развитие.

Для разработки методов массового выращивания копепод с целью получения их массовой продукции для кормления личинок рыб изучен рост-культур С. асцшеёиШэ и А. мИти и определены суточные приросты их биомассы в объемах 40 и 600 л. В объеме 40 л в течение 25 сут суточный прирост сухой биомассы копепод С. ас[иае(Ли1с1$ составил 0,32, а А. м/шм.у -0,394 мг-л"1.

Calanipeda aquaedulcis

Arctodiaptomus salinus

со 3 >. 2

□ Начальная биомасса и Биомасса на 27 сутки 4.2

1.8

ш

I

Температура, °С

I

3,3 14

i 'с 12 ■

S 10 -

о 8 -

2 6 ■

<В £ 4 ■

* 2 • 0 ■

О Начальная биом, ЕЗ Биомасса на 27 суп

II

Температура, °С

Рис. 7. Динамика роста сухой биомассы копепод Са1атрейа адиаес1111с1.ч и АтосИарЮтш наИтм при разных температурных режимах культивирования

В смешанной культуре двух видов копепод (в объеме 600 л при 21 °С) от исходного соотношения равной плотности A. salinus и С. aquaedulcis (154 и 152 экз-л"1, соответственно), но при вдвое большей сухой биомассе первого вида (0,47 и 0,21 мг-л'1, соответственно), через 27 сут получена одинаковая биомасса обоих видов (1,36 и 1,33 мг-л"1, соответственно) (рис. 8). За счет более высокой скорости развития и продуцирования яиц численность более мелкого вида копепод начинала преобладать над более крупным: конечная плотность С. aquaedulcis в итоге составила 930 экз-л"', a A. salinus - 250 экз-л" , среднесуточный же прирост биомассы С. aquaedulcis превышал таковой A. salinus (0,043 и 0,034 мг-л'1, соответственно), тогда как суточный прирост общей биомассы двух видов составил около 0,08 мг-л" .

Самая высокая удельная скорость роста (Cw) на всех стадиях жизненного цикла копепод С. aquaedulcis была достигнута при температуре 25 °С (Cw N1 -С5 - 0,75 сут"') и при питании I. galbana (0,42 и 0,13 сут 1 на стадиях N1 - N3 и С4 - С6, соответственно) и Р. cordatum (1,35, 0,5 и 0,13 сут"1 на стадиях N4 - N6, С1 - СЗ и С4 - С6, соответственно). У A. salinus, в отличие от С. aquaedulcis, наиболее высокую удельную скорость роста наблюдали для стадий N1 - N3, С1 - СЗ и С4 - С6 при 21 °С (0,26, 0,26 и 0,11 сут"1, соответственно), а для стадий N4 _ N6 - 0,70 сут"1 при 25 °С, а также при питании I. galbana (0,26, 0,65 и 0,26 сут"1 на стадиях N1 - N3, N 4 - N6, С1 - СЗ, соответственно), Р. cordatum (0,65, 0,26 и 0,12 сут"1 на стадиях N 4 - N6, С1 - СЗ, С4 - С6, соответственно), Р. micans - 0,65 сут"1 (N4 - N6) и G.foliaceum - 0,65 сут"1 (N4 - N6). Среди всех жизненных стадий С. aquaedulcis и A. salinus при питании любой из рассмотренных микроводорослевых диет в температурном диапазоне 17-25 °С

наиболее высокая удельная скорость роста получена на отрезке старших науплиальных стадий N4 - N6. Влияние вида микроводорослей на удельную скорость роста зависит как от качественных характеристик микроводоросли, так и от стадии развития копепод.

1 9 16 21 26

Время, сут

Рис. 8. Рост сухой биомассы копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus (по компонентам) в смешанной культуре в объеме 600 л

Так, при оптимальной для A. salinus температуре 21 °С максимальная удельная скорость его роста на протяжении стадий NI - С5 составляет 0,29, а С. aquaedulcis - 0,43 сут 1 и у последнего вида она возрастает до 0,75 сут"1 при оптимальной для его развития температуре (25 °С). Максимальная суточная продукция (Pt) С. aquaedulcis при питании I. galbana (в объеме 1 л) составила 0,24 мг-сут "'-л1 при 25 °С, минимальная - 0,01 мг-сут "'-л"' при 17 °С. Для A. salinus наиболее высокие значения продукции получены при 21 °С (0,26 мг-сут "%"'), самые низкие (0,11 мг-сут "'-л"1) - при 17 °С. Наиболее высокие значения среднесуточного коэффициента Р/В при питании смесью микроводорослей (в объеме 40 л) составили 0,073 - для монокультур С. aquaedulcis и Д. salinus при 21 °С. Учитывая, что в целом для копепод Р/В колеблется от 0,05 до 0,2 (Заика, 1983; Сажина, 1987; Сажина,1996), Р/В для С. aquaedulcis и A. salinus имеет более низкие значения по сравнению с другими видами каляноидных копепод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в экспериментальных условиях данные по влиянию температуры и трофического фактора на продукционные характеристики двух убиквитных видов копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus включают новые сведения и могут быть использованы для понимания жизненных стратегий и ареалов видов из двух таксономически и экологически близких семейств. Различие между ними заключается в том, что развитие С. aquaedulcis в температурном диапазоне 17-25 °С проходит быстрее, чем A. salinus, и оптимум скорости развития A. salinus приходится на более низкие температуры, чем С. aquaedulcis. Иными словами, температурный оптимум

развития A. salinus сдвинут в сторону умеренных температур, С. aquaedulcis - в сторону высоких. Полученные для С. aquaedulcis и A. salinus данные по влиянию питания микроводорослями разных таксонов на такие характеристики как длительность развития и выживаемость в эибриональный и постэмбриональный период, подтвердили тенденцию, выявленную ранее для некоторых видов морских каляноидных копепод, что наиболее оптимальными микроводорослями для развития и выживаемости, и, следовательно, продукции копепод являются микроводоросли I. galbana и Р. cordatum.

Обнаруженные нами видоспецифические особенности влияния температуры и хемотаксономических характеристик микроводорослей на жизнеспособность эмбрионов и развитие копепод в процессе онтогенеза, по-видимому, обусловлены различиями в репродуктивной стратегии видов. Для С. aquaedulcis, размножающегося только субитанными яйцами, населяющего постоянные водоемы, обитающего на небольших, легко прогреваемых глубинах, важна быстрота популяционного роста, реализуемая в результате быстрого развития и скорости продуцирования яиц, развивающихся в большое количество науплиев даже при нестабильном источнике питания самок. Для копепод A. salinus, населяющего как постоянные минерализованные озера с большими глубинами с большими перепадами температур, так и временные пересыхающие соленые водоемы, важна способность к высокой выживаемости в процессе жизненного цикла вне зависимости от источника пищи, т.е. более высокая пищевая лабильность в процессе развития, а жизнеспособность эмбрионов A. salinus, должна быть обеспечена высоким содержанием эссенциальным компонентов.

ВЫВОДЫ

На основании результатов исследования влияния трофического и температурного факторов на продукционные характеристики копепод двух видов Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus установлены оптимальные условия для наиболее эффективного получения их продукции.

1. Выживаемость копепод изученных видов на протяжении онтогенеза зависит от вида микроводорослей, которыми они питаются. Максимальная выживаемость копепод на протяжении развития от N1 до С6 для Calanipeda aquaedulcis обеспечивается при питании Prorocentrum cordatum (92,5 ± 8,9 %) и Isochrysis galbana (82,9 ± 5,9 %), для Arctodiaptomus salinus - Isochrysis galbana (94,5 + 6,1 %).

2. Минимальная длительность развития от N1 до С6 составляет для Calanipeda aquaedulcis - 9 сут при 25 ± 1,5 °С, для Arctodiaptomus salinus -20 сут при 21 ± 1,5 °С и питании копепод микроводорослями Isochrysis galbana и Prorocentrum cordatum.

3. Суточный рацион Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus увеличивается до максимального, соответственно, 0,023 и 0,046 мг-экз -сут , при достижении концентрации Isochrysis galbana 0,06 мг-мл" . Повышение концентрации I. galbana до 0,2 мг-мл"1 сопровождается снижением интенсивности питания С. aquaedulcis до 0,009, a A. salinus - до 0,014 мг-экз"1-сут"1.

4. Суммарная плодовитость самок копепод Calanipeda aquaedulcis за репродуктивный период при оптимальных трофических условиях и температуре 21 + 1,5 °С составляет 149,53 ± 2,1 яиц-самку1, а у Arctodiaptomus salinus -151,76 ± 3,7 яиц-самку' . Среднесуточная плодовитость самок за жизненный цикл при оптимальных трофических условиях и температуре 21 ± 1,5 °С составляет 4,10 ± 0,64 для С aquaedulcis и 1,76 ± 0,10 яиц-самку1' для Arctodiaptomus salinus.

5. На жизнеспособность яиц Arctodiaptomus salimis, в отличие от Calanipeda aquaedulcis, вид микроводоросли, которыми питаются самки, оказывает значительное влияние. Питание самок Isochrysis galbana и Prorocentrum cordatum обеспечивает максимальный процент выклева яиц: Calanipeda aquaedulcis - 100%, Arctodiaptomus salinus - 85 и 63 %, соответственно. Питание самок Dunaliella salina приводит у A. salinus к нежизнеспособности 98 % яиц, но у С. aquaedulcis снижает их выклев только до 50 %.

6. Максимальная среднесуточная продукция (Pt) копепод достигается для Calanipeda aquaedulcis при 25 ± 1,5 °С и составляет 0,24 мг-сут '-л1, для Arctodiaptomus salinus при 21 ± 1,5 °С - 0,26 мг-сут-л"1

7. Разработанная методика накопительного культивирования копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в оптимальных трофических и температурных условиях может быть рекомендована для внедрения в биотехнологию культивирования ракообразных с целью получения за определенный срок массового количества кормового планктона однородного возрастного, размерного и биохимического состава.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Литвинюк Д.А. Определение доли живых организмов в культуре копеподы Calanipeda aquaedulcis после их окраски нейтральным красным и диацетатом флуоресцеина / Д.А. Литвинюк, Л.О. Аганесова, В.С. Муханов // Экология моря: сб. науч. тр. - Киев, 2009. - Вып. 78 - С. 65 - 69.

2. Аганесова Л.О. Выживаемость и длительность развития копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в зависимости от питания микроводорослями разных таксономических групп / Л.О. Аганесова // Морской экологический журнал - 2011. - Т. 10, № 2. - С. 27 - 33.

3. Аганесова Л.О. Репродуктивные характеристики самок копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus при питании микроводорослями разных таксономических групп / Л.О. Аганесова // Морской экологический журнал - 2011. - Отд. вып. № 2. - С. 7 - 10.

4. Аганесова Л.О. Длительность развития копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus при разном температурном режиме культивирования / Л.О. Аганесова // Морской экологический журнал - 2013. - Т. 12 № 1 - С 19 -25.

5. Каротиноидный состав каляноидных копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus при питании Dunaliella salina / А.Н. Ханайченко,

H.B. Поспелова, Л.О. Аганесова, T.B. Рауэн // Морской экологический журнал-2014.-Т. 13, № 1,-С. 82-87.

6. Partitioning of respiratory energy and environmental tolerance in the copepods Calanipeda aquaedulcis and Arctodiaptomus salinus / L. Svetlichny, A. Khanaychenko, E. Hubareva, L. Aganesova II Estuarine, Coastal and Shelf Science. - 2012. - Vol. 114. - P. 199 - 207.

Патенты:

7 Пат № 81055 Ua, МПК A01K 61/00 Cnociö культивування калянощних копепод Arctodiaptomus salinus (Daday) / Л.О. Аганесова II Заявник ¡нститут бюлоги швденних мор!в. - № 201212034; Заявлено 19.10.2012. Опубл. 25.06.2013. Бюл. №12. - 4 с.

Материалы и тезисы конференций:

8. Литвинюк Д.А. Сравнение методов определения доли живых особей в культуре копепод Calanipeda aquaedulcis / Д.А. Литвинюк, Л.О. Аганесова // Понт Эвксинский 6 : тез. 6й междунар. науч.- практ. конф. мол. учёных по проблемам водных экосистем (Севастополь, 21-24 сент. 2009 г.). -

Севастополь, 2009. - С. 70 - 72.

9. Аганесова Л.О. Репродуктивные характеристики самок копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в зависимости от питания микроводорослями разных таксономических групп / Л.О. Аганесова // Pontus Euxinus 2011 : тез. 7ой междунар. науч.- практ. конф. мол. учёных по проблемам водных экосистем, посвящ. 140-летию Ин-та биологии юж. морей HAH Украины (Севастополь, 24 - 27 мая 2011 г.). - Севастополь, 2011. - С. 18 - 19.

10. Аганесова Л.О. Определение рациона копепод Arctodiaptomus salinus и Calanipeda aquaedulcis при питании микроводорослями разных таксономических групп / Л.О. Аганесова // Понт Эвксинский 2013 : тез. 8" междунар. науч.-практ. конф. мол. учёных по проблемам водных экосистем, посвящ. 50-летию образования Ин-та биологии юж. морей HAH Украины (Севастополь, 1 - 4 октября 2013 г.). - Севастополь, 2013. - С. 12 - 13.

АННОТАЦИЯ

Аганесова Л.О. Продукционные характеристики копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в условиях искусственного

выращнвания. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.02.10 - гидробиология. - Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, Севастополь, 2014.

В диссертации впервые исследованы продукционные характеристики двух видов каляноидных копепод Calanipeda aquaedulcis и Arctodiaptomus salinus в широком диапазоне температур (17 - 25 °С) при питании 8 видами микроводорослей, относящихся к классам Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Tribouxiophyceae, Dinophyceae, Prymnesiophyceae. Выявлены межвидовые различия закономерности роста копепод в зависимости от температуры и

питания. Развитие С. aquaedulcis при любой температуре в указанном температурном диапазоне проходит быстрее, чем A. salinus, и максимальная скорость развития A. salinus приходится на более низкие температуры (21 °С), чем С. aquaedulcis (25 °С). В отличие от A. salinus, развитие которого от первой науплиальной стадии до половозрелости происходило при питании любыми микроводорослями, полное развитие С. aquaedulcis до стадии С6 - только при их питании P. cordatum, I. galbana и Ph. tricornutum. Минимальная скорость развития и максимальная выживаемость обоих видов копепод была получена при питании I. galbana или P. cordatum. Хемотаксономический состав микроводорослей, которыми питаются самки С. aquaedulcis и A. salinus, оказывает значительное влияние на процент выклева яиц, который оказался максимальным при питании I. galbana. В оптимальных трофических условиях суточная продукция яиц (ЕР) С. aquaedulcis была в два раза выше, чем A. salinus, но из-за более длительного жизненного цикла репродуктивный период A. salinus длился в два раза дольше, чем С. aquaedulcis. Максимальная среднесуточная продукция (Pt) при питании монокультурами достигается С. aquaedulcis при 25 °С и составляет 0,24 Mr-сут''-л"1, для A. salinus при 21 °С - 0,26 мг-сут^-л"1.

Ключевые слова: копеподы, Calanipeda aquaedulcis, Arctodiaptomus salinus, культивирование, продукционные характеристики, развитие, температура, питание микроводорослями.

SUMMARY

Aganesova L.O. Production characteristics of the copepods Calanipeda aquaedulcis and Arctodiaptomus salinus in experimental cultivation conditions. -Manuscript.

Thesis for PhD degree in speciality 03.02.10 - hydrobiology. - Institute of Biology of the Southern Seas, Sevastopol, 2014.

For the first time in this PhD Thesis the production characteristics of two species of Calanoida copepods - Calanipeda aquaedulcis and Arctodiaptomus salinus were studied under wide range of temperature (17 - 25 °C) and trophic conditions (feeding on 8 species of microalgae belonging to Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Tribouxiophyceae, Dinophyceae, Prymnesiophyceae). Interspecific differences of growth of copepods depending on temperature and microalgae diet were revealed. Development of C. aquaedulcis is faster than that of A. salinus at any temperature within the specified temperature range; highest development rate of A. salinus falls on the lower temperature (21 °C) than that of C. aquaedulcis (25 °C). Unlike A. salinus, whose development from the first naupliar stage to maturity took place at any microalgae diet, the full development of C. aquaedulcis to stage C6 occurred only when they fed on P. cordatum, I. galbana and Ph. tricornutum. Minimum development rate and maximum survival during development of both copepods on monodiets was obtained with I. galbana, or P. cordatum. Chemotaxonomic composition of microalgae, which female fed (on maternal diet) had more significant impact on the eggs hatching rate of A. salinus than on that of C. aquaedulcis. Highest egg hatching rate was found when females of both copepod species fed on I. galbana. Maximum daily egg production (EP) of C. aquaedulcis was twice higher than

A. salimis under optimum trophic conditions, but due to a twice longer life cycle and reproductive period of A. salinus females the total egg production was equal to that of C. aquaedulcis. Maximum daily production (Pt) of copepods fed monoalgal cultures was obtained for C. aquaedulcis at 25 °C - 0,24 mg-day'M"1, for Arctodiaptomus salinus at 21 °C - 0,26 mg-day'-Г1.

Keywords: copepods, Calanipeda aquaedulcis, Arctodiaptomus salinus, cultivation, production characteristics, development, temperature, microalgae diet.

АНОТАЦ1Я

Аганесова JI.O. Продукщйш характеристики копепод в умовах штучного вирощування. - Рукопись.

Диссертащя на здобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук за спещальшстю 03.02.10 - пдробюлопя. - ¡нститут бюлогш швденних Mopin ¡м. О.О. Ковалевського, Севастополь, 2014.

В дисертащУ вперше дослщжеш иродукщшп характеристики двох вщпв калянощних копепод Calanipeda aquaedulcis i Arctodiaptomus salinus у широкому д1апазош температур (17 - 25 °C) при харчуванш 8 видами лпкроводоростсй, що вишосяться до idiaciB Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Tribouxiophyceae, Dinophyceae, Prymnesiophyceae. Виявлено мгжвидов! вщмшносп законом1рност1 росту копепод залежно вщ температури i харчування. Розвиток С. aquaedulcis при будь-якш температур! в зазначеному температурному ;напазош проходить швидше, шж A. salinus, i максимальна швидйсть розвитку A. salinus доводиться на бшьш низыи температури (21 °С), шж С. aquaedulcis (25 °С). На ви.\ину вщ A. salinus, розвиток якого вщ nepiuoi науплиальний етадн до статевозршост! вщбувался при харчувашп будь-якими м!кроводоростями, повний розвиток С. aquaedulcis до стади С6 - тальки при i'x живлeннi P. cordatum, I. galbana i Ph. tricornutum. MiniMajibiia швидюсть розвитку i максимальна впжива1исть обох вщцв копепод була отримана при харчуванш I. galbana або P. cordatum. Хемотаксоном1чний склад мжроводоростей, якими харчуються самки С. aquaedulcis i A. salinus, робить значний вплив на вщсоток виклева яець, який виявився максимальним при харчуванн! I. galbana. В оптимальних троф1чних умовах добова продукщя яець (ЕР) С. aquaedulcis була в два рази вище, шж А. salinus, але через бшьш тривалий життевий цикл репродуктивний пер1од A. salinus тривав в два рази довше, шж С. aquaedulcis. Максимальна середньодобова продукщя (Pt) при харчуванш монокультурами досягаеться С. aquaedulcis при 25 °С i становить 0,24 мг-доб '-л"1, для A. salinus при 21 ° С -0,26 мг-доб '-л"1.

Ключоег слова: копеподы, Calanipeda aquaedulcis, Arctodiaptomus salinus, культивування, продукцшш характеристики, розвиток, температура, харчування ликроводоростями.

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ им. А.О. КОВАЛЕВСКОГО

АГАНЕСОВА Лариса Олеговна

ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОПЕПОД CALANIPEDA AQUAEDULCIS И ARCTODIAPTOMUS SALINUS В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

03.02.10 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Отпечатано ЧП Стрижак В.П. Заказ 20/1. Печать цифровая. Тираж 100 экз. Формат 64*90/16. Усл. печ. листов 1,4. г. Севастополь, ул. Репина 21 Свидетельство государственной регистрации серия ДК № 914 от 16.02.2002