Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пути повышения жизнестойкости осетровых и лососевых видов рыб в раннем онтогенезе при антропогенной нагрузке

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Пути повышения жизнестойкости осетровых и лососевых видов рыб в раннем онтогенезе при антропогенной нагрузке"

На правах рукописи

ЩЕГЛОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЖИЗНЕСТОЙКОСТИ ОСЕТРОВЫХ И ЛОСОСЕВЫХ ВИДОВ РЫБ В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ ПРИ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКЕ

Специальность - 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Астрахань - 2004

Работа выполнена в Астраханском государственном университете

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Тихомиров АМ.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Гаранина И.П. доктор биологических наук Распопов В.М.

Ведущая организация:

Краснодарский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (КРАСНИРХ)

Защита состоится «июня 2004 г. в « часов на заседании диссертационного совета ДМ. 212.009.02 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а

Автореферат разослан мая 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Пироговский М.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время гидробионты подвержены прессу негативных воздействий различного характера. Без специальных мер охраны некоторые виды животных не могут выжить. Особое значение это приобретает для осетровых и лососевых рыб, которые попали в категорию редких и исчезающих (Павлов, 1990).

В сложившейся ситуации искусственному воспроизводству этих рыб отводят ведущую роль, в результате чего для каждого этапа рыбоводного процесса необходимо создавать условия максимально приближенные к естественным. Согласно технологии, разработанной классиками осетроводства (Державин, 1947; Гербильский, 1962; Кожин, 1964; Казанский, 1986; Милыитейн, 1982), до последнего десятилетия подращивание личинок осетровых на рыбоводных заводах производили в бассейнах Улановского или ВНИРО, т.е. в серых бетонных емкостях на течении, создаваемом флейтами. Такая технология подращивания экологически более адекватна, чем ныне принятая, когда личинок от вылупления до начала потери мела-ниновых пробок содержат в белых пластиковых бассейнах в стоячей воде с принудительной аэрацией, а затем выпускают в пруды.

Не маловажна проблема и защиты организма рыб от неблагоприятного воздействия факторов среды различной природы. Рыбохозяйственные ПДК фенолов, детергентов, тяжелых металлов и в частности меди, превышены в несколько раз в воде р. Волга и р. Мзымта, которые являются нерестовыми для осетровых и лососевых рыб (Новоженин, Пигалев, 1990; Распопов и др., 1991, 1997; Никоноров, 1996; Земков и др., 1998; Алтуфьев, 1999; Журавлева и др., 2002; Молдавская и др., 2003). В результате на рыбоводные заводы поступает вода, содержащая огромный спектр загрязняющих веществ, очистка от которых представляет собой сложный и дорогостоящий процесс. Актуальным в этой связи является поиск относительно более дешевого способа защиты половых продуктов, личинок и молоди рыб посредством токсикопротекции, тем более, что в онтогенезе рыбы наиболее уязвимы в начальные периоды развития: эмбриональный, личиночный и мальковый. В это время, как правило, и осуществляется регуляция численности вида в естественной среде. Именно они являются "узкими местами" в рыбоводстве. В связи с этим, подавляющее большинство экзогенных биорегуляторов при искусственном воспроизводстве объектов аква- и марикультуры используют на начальных этапах онтогенеза с целью получения жизнестойкого потомства высокого качества. Одним из таких биорегуляторов является эпибрассинолид, показавший свои положительные качества на осетровых рыбах (Витвицкая, Егоров, 1998; Егоров, Вит-вицкая, 1995,1997; Витвицкая и др., 1995,1997).

Как правило, в этих работах обработку эпибрассинолидом производили на стадии осеменения и обесклеивания икры осетровых. Неиз-

вестным оставался вопрос, насколько эффективной окажется подобная обработка на более поздних стадиях онтогенеза, в частности, в период от вы-лупления до перехода на экзогенное питание.

Цель исследования - изучить влияние загрязняющих веществ неорганической и органической природы: сульфата меди, фенола и трех синтетических моющих веществ отечественного и зарубежного производства, на жизнестойкость сперматозоидов и предличинок севрюги и черноморского лосося. Оценить возможности эпибрассинолида в качестве токсикопротек-тора от этих препаратов и выяснить влияние течения на развитие севрюги.

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи;

1. Установить степень токсичности сульфата меди, фенола и детергента «Лотос» при действии на сперматозоида: севрюги и черноморского лосося.

2. Установить оптимальные концентрации эпибрассинолида, обеспечивающие максимальное время жизни спермиев черноморского лосося и севрюга.

3. Определить оптимальное время обработки эпибрассинолидом пред-личинок севрюги до перехода на активное питание.

4. Оценить защитные свойства эпибрассинолида при действии указанных веществ на рыбоводные показатели предличинок исследуемых видов рыб.

5. Сравнить токсичность препаратов CMC «Лотос», «Миф» и «Ariel» путем оценки их влияния на время подвижности спермиев севрюги.

6. Установить возможности защиты предличинок севрюги от действия различных моющих средств при помощи эпибрассинолида.

7. Проанализировать влияние скорости течения воды на массу и поведенческие показатели личинок и молоди севрюги.

Научная новизна. Впервые определены оптимальные стадии предличинок севрюги для обработки эпибрассинолидом в концентрации 10'7 мг/л, показана возможность его использования в качестве токсикопротектора половых продуктов и предличинок севрюги и черноморского лосося от воздействия токсикантов разной природы, установлено положительное влияние течения воды на массу и поведенческие показатели личинок и молоди севрюги при содержании в искусственных условиях.

Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты дополняют данные о токсическом влиянии веществ различной природы на сперму, предличинок севрюги и черноморского лосося, а также сведения об использовании эпибрассинолида в качестве протектора от загрязняющих веществ. Материалы работы могут быть применены на осетровых и лососевых рыбоводных заводах в случаях залповых выбросов токсических веществ с промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также на практических и лекционных занятиях студентов биологических специальностей ВУЗов.

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на студенческих научно-технических конференциях Астраханского государственного технического университета 1998-2001 гг., на конференции "Астраханская область в XXI веке; Взгляд молодого поколения" (Астрахань, 1999), на профессорско-преподавательских конференциях АГТУ 2000-2002 г., на II Международной научно-практической конференции «Аквакультура осетровых рыб: достижения и перспективы развития» (г. Астрахань 21-22 ноября 2001г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, трех глав, содержащих описание результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов и научно-практических рекомендаций. Общий объем диссертации 137 страниц с 2 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 190 источника, из них 70 иностранных.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена в течение пяти лет - 1998-2002 гг. на производственных участках осетрового рыбоводного завода "Лебяжий" (ЛОРЗ) Сев-каспрыбвода, Адлерского производственно-экспериментального рыбоводного лососевого завода (АПЭРЛЗ) Кубанрыбвода, в аквариальных условиях лаборатории осетроводства Астраханского государственного технического университета (АГТУ) и в лабораторных условиях Естественного института Астраханского государственного университета (АТУ).

Молодь рыб выдерживали в пластиковых аэрируемых бассейнах объемом 2 м3 - в заводских условиях постановки экспериментов. Всего в работе согласно экспериментальным задачам использовано: севрюги (Acipenser stellatus Pallas): предличинок - 2800 особей, молоди - 225 особей; черноморского лосося (Salmo trutta Labrax) - 480 особей предличинок, а также проанализировано 540 препаратов спермы севрюги и 405 препаратов спермы черноморского лосося.

Продолжительность опытов и их серий в зависимости от поставленных задач составляла от 1-15минут до 8 дней (Щеглов и др., 2001; Щеглов, 2003).

Изучали влияние токсических веществ на поведенческие реакции исследуемых видов рыб. Рабочие концентрации (дозы) и время воздействия каждого из приведенных в работе веществ (сульфата меди, фенола, детергентов и др.) подобраны эмпирическим путем и на основе существующих исследований (Лакин, 1968; Лесников, 1973; Лукьяненко, 1983; Земков и др., 1990; Журавлева и др., 1991), а также исходя из возраста животных, массы их тела и LD50 (Лазарев, Левина, 1976; Викторов, Менькин, 1991). Условия содержания для рыб в работе определяли исходя из литературных

источников (Лукьяненко, 1987; Флеров, 1989 и др.) и на основе собственных наблюдений (Щеглов и др., 2001).

Рабочую концентрацию раствора эпибрассинолида готовили в соответствии с требованиями разработанного метода экспресс-тестирования (Егоров, 1998). Серией последовательных разведений готовили рабочий раствор КГ4 мг/л, добавляя его в емкости с рыбами из расчета 1 мл/л воды и, получая окончательную концентрацию 10"7 мг/л (Егоров, Витвицкая 2002). Для установления действия вещества в качестве токси-копротектора, его добавляли до установленной концентрации в растворы детергента, сульфата меди и фенола. Активировали сперму растворами токсикантов с эпином и без него. При определении подвижности сперматозоидов разведение спермы составляло 1:200. Пробу микроскопировали регистрируя время остановки последнего сперматозоида в поле зрения микроскопа (Цветкова, 1967; Витвицкая, 1997).

Для выявления действия температуры на время подвижности спермы, последнюю активировали чистой водой в разных условиях: холодной водой (4-10°С) и водой комнатной температуры (18-25°С). Определяли время до остановки последнего сперматозоида.

Обработка эпибрассинолидом предлнчинок севрюги В эксперименте использовали предличинку в возрасте от момента вы-лупления до перехода на смешанное питание (7-8 сутки). Опыты реализо-вывали в 4-х пластиковых аквариумах объемом 4 л. Каждый аквариум был разделен на части перегородками из планктонной сетки.

Применяли рабочий раствор эпибрассинолида в концентрации КГ7 мг/л на основании ранее полученных данных (Егоров, 1998) и собственных экспериментов на сперматозоидах рыб.

Однодневных предличинок рассаживали по 50 особей в отгороженные отсеки аквариумов. Предличинки в первом отсеке служили контролем; однодневных предличинок из второго отсека помещали на 1 час в емкость с раствором эпибрассинолида. Предличинок из третьего отсека подвергали аналогичной обработке на вторые сутки после выклева, из четвертого отсека - на третьи и т.д.

Методика исследования действия токсических веществ и токсикопро-текторных эффектов эпибрассинолида на предличинок севрюги и черноморского лосося Для проведения исследований использовали пластиковые емкости объемом 3 л, из них: 2 емкости - контроль, 2 - детергент "ЛОТОС', концентрацией 1 мг/л; 2 - сульфат меди, (Си1* 0.1 мг/л); 2 - фенол (1 мг/л). В емкости помещали по 20 предличинок, в первую из пары - интактных, во 2-ю - обработанных эпибрассинолидом в концентрации 10"7 мг/л, экспозиция 1 час. Время опыта 7 суток. За этот период ежедневно регистрировали

отход посадочного материала, меняли растворы токсикантов и воду, измеряли температуру и рН среды. В начале и в конце опыта особей контрольных и опытных групп тестировали в тесте "открытое поле" (Витвицкая, 1993). По окончании опыта определяли стадии развития личинок, процент и типы аномалий оставшихся в живых особей (Детлаф и др., 1981; Казаков, 1982,2000).

Методика оценки влияния эпибрассинолида на выживаемость пред-личинок севрюга в растворах различных моющих средств

В экспериментах были использованы детергенты: CMC "Лотос", "Миф", "Ariel" в концентрациях 1 мг/л.

Использовали 7 пластиковых емкостей. Первая служила контролем (200 мл чистой воды № 1), №№ 2,3 - раствор CMC "Лотос" (1 мг/л), №№ 4, 5 - раствор CMC "Миф" (l мг/л), №№ б, 7 - раствор CMC "Ariel" (1 мг/л).

В емкости №№ 1,3,5,7 помещали по 20 особей однодневных предли-чинок, в емкости №№ 2, 4, 6 — предличинок (по 20 особей), обработанных в растворе эпибрассинолида 10"7 мг/л.

За период опытов ежедневно регистрировали отход, рН среды и температуру воды. Воду и растворы детергентов в пластиковых емкостях заменяли каждые два дня. Каждый вариант опыта выполнен в трех повтор-ностях.

Выявление действия CMC на молодь севрюги

Для реализации опыта использовали 27-ми дневную молодь, отловленную из выростных прудов.

Исследование проводили в 60 литровых пластиковых аквариумах, из которых № 1 служил контролем, №№ 2,3 - растворы стирального порошка «Лотос» (1 мг/л), №№ 4,5 - растворы CMC «Миф» (1 мг/л).

Перед началом эксперимента молодь севрюги измеряли и взвешивали. В аквариумы № 1, №3 и №5 молодь по 15 шт. рассаживали без обработки, а 30 особей предварительно обрабатывали 1 час в растворе эпибрас-синолида, а затем по 15 шт. помещали в аквариумы №№ 2 и 4.

Контролировали состояние среды как описано в предыдущих исследованиях. По окончании семидневной экспозиции проводили повторное измерение и взвешивание молоди, а затем оценивали ее поведение в тесте «открытое поле» (Витвицкая, 1993).

Методики изучения влияния течения воды на рост и поведение личинок и молоди севрюги

При выполнении данных работ на базе инкубационного аппарата «Осетр» была смонтирована установка для создания различных скоростей течения воды (Щеглов, 2003). В средней части лоток был разделен сетчатой перегородкой, образуя два отсека различающихся между собой величинами скоростей течения, за счет турбулентного торможения потока и сопротивления сетчатой перегородки (рис. 1). Скорость течения в водопо-дающем желобе составляла 250 мм/с, в первом отсеке лотка-100 мм/с, а во втором- 20 мм/с. Скорости течения измеряли методом конфетти (Гидравлическое моделирование, 1965).

Рис.1 Инкубационный аппарат «Осетр» без ячеек-инкубаторов.

Однодневных личинок в количестве 500 особей помещали в каждый отсек опытной установки. Расход воды в течение всего опыта постоянно увеличивали. В первый день он составлял- 0,7 л/мин., второй- 7,5 л/мин, третий- 10 л/мин. С четвертого по семнадцатый день опыта расход воды был постоянным - 10л/мин., а с восемнадцатого и до окончания опыта на двадцать третий день жизни исследуемой молоди составлял 0.5 л/с.

В качестве контроля служили 500 предличинок из стандартного пластикового бассейна шведского типа, объемом 2 м3, освещенностью 1200 лк, при отсутствии течения с принудительной аэрацией. После перехода на активное питание молодь из этого бассейна подращивали без пересаживания в пруды в искусственных условиях содержания.

Кормление личинок обоих групп осуществляли стартовым кормом ОСТ-4 (10 раз в сутки), а также живыми кормами - дафнией (1 раз в сутки).

Подрощенную молодь кормили осетровым комбикормом, дафнией, хиро-номидами, гаммарусами.

За период опыта систематически проводили тестирование личинок и молоди севрюги из опытных и контрольной партий, методом функциональных нагрузок (Лукьяненко и др., 1984), (тест на выживаемость с соленостью 127оо), тесты "открытое поле" и "условный рефлекс" (Витвицкая, 1989), а также определяли весовые характеристики исследуемых объектов.

В тесте "условный рефлекс" у молоди севрюги, вырабатывали условный рефлекс избегания предпочитаемой освещенности при тактильно-болевом подкреплении (Витвицкая и др., 1989). Тестирование реализо-вывали в установке «Ихтиотест» (Тихомиров, 1995; Егоров 2002). Регистрировали коэффициент обучения (Коб.,%) и коэффициент сохранения выработанного навыка (Ксохр.,%).

По окончанию опыта молодь из контрольной и опытных партий была протестирована на ее сопротивляемость течению воды в гидродинамическом лотке (в сбросном желобе стойки инкубационного аппарата "Осетр"). Тестирование проводили, фиксируя время, в течение которого испытуемая молодь была способна сопротивляться току воды (от момента помещения рыбы в желоб до момента ее выноса в личинкоуловитель). Скорость потока в желобе составляла 41,7 см/с.

Все полученные результаты исследований обработаны статистически (Плохинский, 1970; Венчиков, Венчиков, 1982).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОКСИКАНТОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ II НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ НА СПЕРМАТОЗОИДЫ И ЛИЧИНОК СЕВРЮГИ И ЧЕРНОМОРСКОГО ЛОСОСЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ЗАЩИТЫ ИХ ПРИ ПОМОЩИ ЭПИБРАССИПОЛИДА

В настоящее время на рыбоводных заводах очистка технологической воды осуществляется в прудах-отстойниках от взвесей и некоторых органических соединений лишь на 50%. В связи с этим, проблема предохранения рыбоводной продукции от токсических веществ, попадающих на заводы вместе с водой из естественных водоемов, до сих пор остается актуальной. Ряд случаев 100-процентной гибели посадочного материала на Волжских ОРЗ показали, что подобная угроза реальна (Тихомиров, Витвицкая, 2001).

3.1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА СПЕРМУ СЕВРЮГИ И ЧЕРНОМОРСКОГО ЛОСОСЯ

Для удобства сравнения данных различных видов (севрюга и черноморский лосось), полученные результаты выражены в процентах от контроля.

Из рисунков 2 и 3 видно, что для сперматозоидов севрюги и черноморского лосося по степени токсичности испытываемые вещества распределяются в одинаковом порядке, т.е. наиболее токсичным оказался детергент - CMC "Лотос", самым низким по токсичности - сульфат меди и средним по токсичности - фенол.

Интересен тот факт, что в концентрациях от 0.001 до 0.1 мг/л растворы сульфата меди оказали стимулирующее воздействие, повысив время жизни спермы черноморского лосося в концентрациях соответственно на 59.0 и 25.9 % (при статистически значимых различиях [р<0.001]), а в концентрации 1 мг/л на 273 процента (рис. 3).

Детергент "Лотос" укорачивал время жизни сперматозоидов черноморского лосося по сравнению с контролем на 8.1% (концентрация CMC 0.001 мг/л), 18.4% (0.01 мг/л), 25.6% (0.1мг/л) и 32.5 % (10 мг/л).

В более высоких концентрациях 100, 1000 мг/л сульфат меди вызвал быструю остановку сперматозоидов, CMC "Лотос" достоверно снизил время жизни последних в аналогичных концентрациях на 32.7,47.5%, причем в концентрации 1000 мг/л сульфата меди, так же как, и в опыте со спермой севрюги вызвал мгновенную смерть сперматозоидов черноморского лосося.

Фенол, в концентрациях 10 и 100 мг/л, достоверно снизил время активности спермиев на 21.4 и 29.9 % соответственно. Концентрация 1000 мг/л вызвала мгновенную смерть сперматозоидов.

Что касается отрицательного влияния повышенных концентраций раствора сульфата меди на продолжительность жизни спермиев исследованых рыб, то на наш взгляд, это связано с чрезмерно малым рН этих растворов, а так же с действием ионов Си2+ на мембранный потенциал клеток. Так, известен способ "калиевого" отбора родительских гамет (Ушаков, Васильева, 1980), основанный на зависимости подвижности спермиев от величины электрического потенциала на их поверхностной мембране. С повышением концентрации ионов калия во внешней среде происходит деполяризация гамет, при этом спермин с низким потенциалом (наименее жизнестойкие, травмированные, уродливые) первыми теряют подвижность и не участвуют в оплодотворении. Повидимому, эти механизмы и лежат в основе взаимодействия ионов меди с клеточными мембранами.

По результатам проведенных опытов доказано, что сперматозоиды черноморского лосося, по сравнению с таковыми севрюги, более чувствительны к присутствию фенола. Концентрация этого вещества 1000 мг/л вызвала быструю их смерть, а спермин севрюги при этом сохранили подвижность, хотя и достоверно меньшую на 24.3% по сравнению с контролем (при р<0.01). Очевидно, что это связано с изначально большей жизнестойкостью сперматозоидов осетровых, так как они сохраняют свою подвижность гораздо более продолжительное время по сравнению с таковыми лососевых.

3.2 ВЛИЯНИЕ ЭПИБРАССШЮЛИДА НА ВРЕМЯ ПОДВИЖНОСТИ СПЕРМАТОЗОИДОВ СЕВРЮГИ II ЧЕРНОМОРСКОГО ЛОСОСЯ

Результаты влияния эпибрассинолида на сперматозоида: севрюги и черноморского лосося приведены на рисунке 4. Полученные данные согласуются с воздействием этого препарата на сперму других видов осетровых (Егоров, 1998).

Из рисунка 4 видно, что влияние эпибрассинолида на сперму черноморского лосося схоже с таковым для севрюги. Наибольший эффект препарата наблюдали в обоих случаях при концентрации 10*7 мг/л, при кото-

рой зафиксировано достоверно более продолжительное время актив-ности спермы черноморского лосося по сравнению с контролем на 11.1% (р<0.01). Дальнейшее повышение концентрации эпина также оказывает положительный эффект, однако он не так велик, как в концентрации 10"7 мг/л и постепенно снижается от концентрации 10"8 до 10"2 мг/л соответственно увеличивая время жизни спермы на 8.3 - 3.5% по сравнению с контролем. Согласно полученным данным, оптимальной концентрацией эпибрассинолида как для спермы черноморского лосося, так и для спермы севрюги является 10'7 мг/л.

Все вышесказанное свидетельствует о возможности использования

эпибрассинолида для продления времени активности сперматозоидов севрюги и черноморского лосося, что важно в случае плохого качества производителей. Это особенно актуально для черноморского лосося, так как время движения сперматозоидов лососевых рыб значительно меньше, нежели таковое осетровых.

3.4 ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ СТАДИЙ РАЗВИТИЯ ЛИЧИНОК СЕВРЮГИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭПИБРАССИНОЛИДОМ В работе Л.В. Витвицкой и М.А. Егорова (1998) показано, что для повышения процента оплодотворения и выклева обработку эпибрассино-лидом производили на стадии осеменения и обесклеивания икры осетровых. В то же время, неизвестным оставался вопрос, насколько эффективной окажется подобная обработка на более поздних стадиях онтогенеза, в частности, в период от вылупления до перехода на экзогенное питание.

Полученные результаты по изменению выживаемости предличинок опытных и контрольных партиях севрюги в период развития с 1-го по 7-й день после вылупления представлены на рисунке 5.

М—'Обрив ■ >-* д«и» М ОВР«< »<-■<•«» ■•♦■•Обр«» |

Рис.5 Выживаемость опытных партий личинок за период желточного питания под влиянием эпина при концентрации 10" мг/л

Выявлено, что в постэмбриональный период, наиболее благоприятные дни для обработки эпибрассинолидом предличинок севрюги являются 1 и 5 день после выклева. В 1-й день жизни свободные эмбрионы обладают повышенной резистентностью к внешним воздействиям (Детлаф и др., 1981). На 5-й день жизни наблюдается подготовка к непосредственному переходу на активное питание. Именно в это время целесообразно применение эпибрассинолида для интенсификации физиологических функций организма. При обработке предличинок в 1-й день жизни у последних, на наш взгляд, наблюдается общая активация и как следствие, ослабление воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, что повышает их общую выживаемость. На 5-й день обработки происходит активизация уже сформировавшихся органов (Детлаф и др., 1981), и тогда эпибрассинолид резко повышает выживаемость предличинок.

Оценивая влияние эпибрассинолида при обработке личинок на 3-й день после выклева, можно предположить, что в "критические" периоды развития воздействие препарата может приводить к десинхронизации онтогенеза, включению тех биохимических процессов, которые на данный момент времени не адекватны условиям внешней среды, что и приводит к повышенной смертности в данных партиях предличинок. В этой связи применение эпибрас-синолида в период 2-4 дня после вылупления нецелесообразно.

Полученные результаты заслуживают внимания в плане изучения биохимических механизмов онтогенеза, а также имеют практическое значение, позволяя вычислять наиболее благоприятные стадии обработки личинок рыб биологически активными веществами.

3.5. РАЗВИТИЕ ЛИЧИНОК СЕВРЮГИ И ЧЕРНОМОРСКОГО ЛОСОСЯ В РАЗЛИЧНЫХ ТОКСИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ДЕЙСТВИИ ЭПИБРАССИНОЛИДА

Одной из задач исследований явилась проверка возможности защиты предличинок севрюги и черноморского лосося от указанных ранее токсикантов путем обработки их, сразу же после вылупления, эпибрассино-лидом в оптимальной концентрации 10"7 мг/л, экспозиция 1 час. Результаты опытов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Размерно-весовые характеристики предличинок разных рыб после 7 суток выдерживания в различных экспериментальных условиях

(М±m)

Условия Длина, мм Масса, мг % отхода Превалирующая стадия

СЕВРЮГА

Вода (контроль) То же +эпибрас. 18,45±0,09 18,05±0,12* 23,45±0,64 24,85±0,99 0 0 43 43

Си4,0,1 мг/л То же + эпибрас. 12,59±0,10*** 12,57±0,19*** 10,94±0,33*** 10,50±0,56 80 76,7 39 39

Фенол, 1мг/л То же + эпибрас. 17,3 0±0,11*** 18,16±0,11 21,10±0,78 23,20±0,41* 0 0 41-42 41-42

Детергент, 1 мг/л То же + эпибрас. 18,15±0,18 18ДЗ±0,09 23,10*0,62 24,85±0,47 0 0 А\Л2 41-42

ЧЕРНОМОРСКИЙ ЛОСОСЬ

Вода (контроль) То же +эпибрас. 19,65±0,24 19,85±0,11 85,35±2,16 90,40±1,38 0 0 Образование выреза в постанальной складке

Фенол, 1мг/л То же + эпибрас. 18,73±0,23* 20,07±0Д8 82,57±2,11 89,45±1,81 13,3 6,7 Образование выреза в постанапьной складке

Детергент, 1 мг/л То же + эпибрас. 18,57±0,2б** 19,90±0,22 83,37±1,36 89,75±2,15 60 0 Образование выреза в постанальной складке

Примечание. Звездочками отмечены величины, достоверно отличающиеся от соответствующих значений в контроле: * - Р<0,05; " - Р<0,01; - Р<0,001. Жирным выделены величины, достоверно отличающиеся в обработанных и необработанных эпинам партиях личинок.

Во всех аквариумах, кроме тех, где находились ионы меди, выживаемость личинок севрюги составила 100 процентов. Проведенный анализ их размерно-весовых характеристик показал, что содержание в неблагоприят-

ных условиях не только задерживает их морфологическое развитие, но и отрицательно сказывается на росте. Детальное изучение морфологического строения личинок севрюги и определение стадий их развития позволило обнаружить также некоторое опережение в развитии предличинок в контроле по сравнению с опытом (табл. 1).

Предварительная обработка предличинок эпином вызвала статистически достоверное выравнивание показателей длины и массы по отношению к контролю у предличинок севрюги, содержавшихся в растворе фенола. В растворе же сульфата меди такого эффекта не обнаружено. Вероятно, в случае с ионами меди проявляются негативные последствия действия металла, который проникает через покровы личинок. Как известно, обработка эпибрассинолидом увеличивает проницаемость мышечной ткани для ионов Си2+(3агрийчук, 2000).

Личинки севрюги, содержавшиеся в растворе детергента, как обработанные БАВом, так и не обработанные, достоверно не отличались от контрольных по показателям длины и массы.

Воздействие ионов Cui+ привело к 100 % гибели предличинок черноморского лосося, как интактных, так и обработанных эпибрассинолидом. Следует отметить, что предварительная обработка предличинок черноморского лосося эпином дала ощутимые результаты существенно снизив процент отхода в растворе фенола по сравнению с личинками не прошедшими предварительной обработки в 1.98 раза, а в растворе детергента наблюдали 100% выживаемость.

Таким образом, темпы линейного роста и повышение массы тела пред-личинок как севрюги, так и черноморского лосося существенным образом зависят от условий внешней среды и замедляются при воздействии неблагоприятных факторов. Обработка личинок эпибрассинолидом в концентрации 10"7 мг/л на первые сутки после выклева нивелирует негативное влияние токсикантов, что выражается в повышении процента выживших особей.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ МОЮЩИХ СРЕДСТВ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ СПЕРМЫ, ЛИЧИНОК И МОЛОДИ СЕВРЮГИ И ВОЗМОЖОСТЬ ИХ ЗАЩИТЫ ПРИ ПОМОЩИ ЭПИБРАССИНОЛИДА

За последнее десятилетие на рынке нашей страны появилось значительное количество синтетических моющих средств различного состава и качества, причем, если ранее их основу составляли высокомолекулярные вещества одной группы (например, CMC «Лотос»- анионактивные СПАВ), то сейчас в одном моющем средстве представлены все три группы - анион-активные, катионактивные и неионогенные вещества (CMC «Миф», CMC «Ariel»). Попадание этих веществ вместе с бытовыми стоками в водоемы

реально, между тем их влияние на гидробионтов и в частности рыб изучено крайне мало.

4.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДЕТЕРГЕНТОВ НА ВРЕМЯ ПОДВИЖНОСТИ СПЕРМИЕВ СЕВРЮГИ

Результаты по исследованию влияние детергентов на выживаемость предличинок осетровых в период желточного питания и возможность использования эпибрассинолида в качестве протектора от этой группы токсикантов приведены на рисунке 6.

концекграция, мг/л

Рис. 6 Время подвижности сперматозоидов севрюги в воде и в растворах детергентов разной концентрации, в % от контроля

Из исследуемых детергентов при низких концентрациях (Ю"3,10"1,10"1 мг/л) наименее токсичным является CMC "ЛОТОС", среднее место по токсичности при аналогичных концентрациях занимает CMC "МИФ" и наиболее токсичным оказался CMC "ARIEL", который достоверно снизил время жизни сперматозоидов севрюги по сравнению с контролем в концентрациях: 0.001 мг/л на 16.7%, 0.01 мг/л - на 23.4%, 0.1 мг/л - на 27.2%.

При концентрации детергентов 1 мг/л различия в их влиянии на подвижность спермы незначительны и составляют 0.4-2.2%, а при 100 мг/л "ARIEL" снизил время подвижности спермы по сравнению с контролем на 68%, тогда как "ЛОТОС и "МИФ" - всего на 52.7% и 50.5%, соответственно.

Наконец, при концентрациях детергентов 1000 мг/л все три вещества проявили крайне высокую токсичность: CMC "ЛОТОС снизил время жизни сперматозоидов на 89.4%, т.е. почти в 10 раз, CMC "МИФ - на 83.8% (в 6 раз), CMC "ARIEL" - на 86.6% (в 7.5 раз).

Очевидно, что различная степень токсичности использованных моющих средств связана с их химическим составом.

4.2. ВЛИЯНИЕ ЭПИДРАССИНОЛИДА НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ ПРЕДЛИЧИНОК СЕВРЮГИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗНЫХ ДЕТЕРГЕНТОВ

Результаты исследования по выяснению влияния эпибрассинолида на выживаемость предличинок севрюги на фоне воздействия трех синтетических моющих веществ (CMC) - "ЛОТОС", "МИФ" и "ARIEL" приведены на рисунке 7.

В целом за период опыта отход предличинок в растворах всех использованных моющих средств был достоверно выше, чем в контроле: в "ЛОТОС" в 2.1 раза, в "МИФ" - в 1.8 раза, а в "ARIEL" - в 1.9 раза. Эти значения значимо не различаются между собой, т.е. для предличинок севрюги указанные детергенты в концентрации 1 мг/л токсичны в равной степени.

Рис. 7 Процент отхода личинок севрюги за 8 дней в растворах детергентов в зависимости от обработки эпнбрассняолидом

Токсикопротекторный эффект, после предварительной обработки эпи-ном обнаружен только при выдерживании предличинок в CMC "МИФ", где отход среди обработанных особей достоверно не отличается от такового в контроле и значимо (в 1.6 раза) ниже, чем у необработанных особей в том же детергенте. В растворе CMC "ARIEL" наблюдали обратную закономерность: гибель предличинок, прошедших предварительную обработку этим БАВ, оказалась достоверно выше (в 1.4 раза) чем в необработанной партии.

Беря во внимание вышеизложенные факты можно предположить, что эпибрассинолид не оказывает протектирующего действия на личинок севрюги против собственно детергентов анионактивной группы, что особенно ярко проявилось при использовании отечественного препарата "ЛОТОС", не содержащего иных групп детергентов органической и неорганической природы к базовому поверхностно активному веществу. Отрицательный эффект эпибрассинолида на выживаемость предличинок в растворе CMC "ARIEL", возможно, объясняется тем, что этот препарат усиливает актив-

ность биодобавок (энзимов), кроме того данное моющее средство содержит в своем составе кроме анионактивных ПАВ (15-30 %), неионногенные ПАВ, катионные ПАВ, поликарбоксилаты, кислородсодержащие отбеливатели (все вещества в сумме <5%), фосфаты, которые весьма эффективно разрушают органические вещества. Положительный эффект эпибрассино-лида, полученный при использовании его против CMC "МИФ" можно объяснить значительно меньшим компонентным составом последнего, так как он не содержит поликарбоксилаты и кислородсодержащие отбеливатели.

43. ВЛИЯНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ НА ПОВЕДЕНИЕ МОЛОДИ СЕВРЮГИ В ТЕСТЕ "ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ"

В эксперименте на молоди севрюги нами установлено, что в растворах детергентов ("ЛОТОС, "МИФ") с концентрацией 1 мг/л отход в партиях обработанной и необработанной эпибрассинолидом молоди отсутствовал. Средняя длина молоди в начале опыта составляла 73±6 мм и не изменилась к концу эксперимента, а исходная масса составляла в среднем 963+35 мг и к концу опыта снизилась до 902+24 мг в связи с отсутствием кормления во время опыта.

Вероятно, повышенная жизнеспособность молоди севрюги именно в возрасте 35-40 дней явилась причиной почти полного отсутствия отхода мальков в растворах всех детергентов ("ЛОТОС", "МИФ"), т.е. концентрации этих токсикантов 1 мг/л, летальные при воздействии в течение 7 дней для предличинок севрюги, для молоди оказались сублетальными.

В связи с тем, что токсическое воздействие целого ряда загрязняющих веществ в сублетальных концентрациях, не вызывающих гибели рыб, тем не менее существенно сказывается на деятельности центральной нервной системы, как наиболее сложноорганизованной и чувствительной, а следовательно, и на поведенческих реакциях. В связи с этим, предпринята попытка исследовать влияние детергентов на характеристики поведения молоди севрюги в тесте "открытое поле". Эксперименты выполнены для CMC "ЛОТОС", который выбран как препарат традиционно применяемый в России и CMC «МИФ», представляющий моющие вещества «нового поколения».

Двигательную активность молоди севрюги после недельного содержания в растворе CMC "ЛОТОС" и CMC «МИФ», без применения и с применением предварительной обработки эпибрассинолидом исследовали в тесте «открытое поле» (рис. 8).

Интоксицированная CMC «ЛОТОС» молодь, не подвергавшаяся обработке БАВ, в тесте "открытое поле" постоянно сохраняет достоверно высокую фоновую двигательную активность по сравнению с контрольной на 10,09 ед./мин (р<0.001). Возможно, это связанно с раздражением рецепторов после воздействия детергента, определенными болевыми ощущения-

ми от разъедания слизистых оболочек поверхностно активным веществом и некоторой дезориентацией в пространстве. Противоположная картина наблюдается при воздействии CMC «МИФ» на молодь; фоновая активность, которой оказалась достоверно ниже контрольной на 3,05 едУмин. В этом случае наблюдали угнетение двигательной активности молоди. Срав-

нивая токсичность двух моющих средств возможно отметить, что CMC «МИФ» проявляет более сильный токсический эффект по сравнению с CMC «ЛОТОС».

Данные по изучению адекватных реакции (реакция на виброакустический раздражитель - удар (РА1) и реакция на имитацию хищника РА2) у молоди, подвергавшейся действию CMC «ЛОТОС», достоверно не отличались от контрольной группы рыб (р>0.05), а при воздействии CMC «МИФ» полученные результаты достоверно ниже контрольных в 1,8 раза. Вероятно, это связано с повреждением зрительной и акустиколатеральной рецепции под действием растворенного в воде детергента, который разрушает мембраны клеток.

Молодь, подвергнутая предварительной обработке эпибрассинолидом и содержащаяся в растворе детергента CMC «ЛОТОС», не показала достоверных различий с контролем по всем показателям теста (Рис. 8). Эпибрас-синолид выступил в качестве токсикопротектора от данного вещества. Защитный эффект в случае с CMC «МИФ» проявляется не в полной мере, так у молоди прошедшей предварительную обработку БАВ наблюдали фоновую двигательную активность достоверно не отличающаяся от контрольной, но реакции на внешние стимулы у нее также, как и в случае отсутствия обработки БАВ заметно понижены РА1 на 6,0 ед./мин (р<0.01), а РА2 на 4,67 едУмин (р<0.01). Эти показатели значительно отличаются от соответствующих значений у необработанных особей севрюги, испытавших на себе воздействие CMC «МИФ».

Таким образом, полученные данные согласуются с результатами ранних работ (Загрийчук, 2000; Хабумугиша, 2000) и подтверждают представление о том, что обработка эпибрассинолидом предотвращает отрицательные изменения деятельности центральной нервной системы (ЦНС) молоди осетровых рыб, вызываемые воздействием CMC «ЛОТОС».

Глава 5. ВЛИЯНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ НА РОСТ И ПОВЕДЕНИЕ ЛИЧИНОК И МОЛОДИ СЕВРЮГИ

Результаты весовых промеров личинок и молоди севрюги, выращенных в разных условиях, за период опыта представлен в таблице 2.

При одинаковом содержании при переходе на активное питание, личинок контрольной и опытных групп, рост особей, содержавшихся на более быстром течении (вариант 2), происходил достоверно быстрее, чем в контроле и первом варианте опыта (личинки, содержавшиеся на слабом течении).

В возрасте 23 дня масса контрольных личинок составляла 369.2±44.6 мг, опытных на слабом течения 366.0+27.9 мг, а на сильном течении -672.0±25.2 мг (р<0.001), что в 1.8 раза больше контроля.

Следует отметить, что в тесте «открытое поле», при тестировании личинок и молоди севрюги на 4-й, 17-й, и 23-й день жизни, во всех трех случаях в опытных партиях ориентировочная активность молоди при попадании в новую среду выше, чем в контрольной (таблица 2).

Таблица 2

Весовые характеристики личинок и молоди севрюги, выращенной в разных условиях, мг (М+ т)

Возраст, Дни Непроточный Бассейн Слабый проток (1-й вариант) Сильный проток (2-й вариант)

8 29,0 +1,14 31Д±0,37 36,2+1,16 ♦♦

17 102,0 + 7,21 100,7 + 7,22 1733 + 7,23 *♦*

23 369,2 + 44,6 366,0 + 27,9 672,0 + 25,2 «♦♦

Примечание. Звездочками отмечены достоверные отличия от контроля: *-р < 0,05, **-р<0,01, ***-р< 0,001.

Так, в 4-х дневном возрасте, ориентировочная активность личинок севрюги, выдерживаемых на сильном протоке, достоверно превышала контрольную в три раза (р<0.05). Эта тенденция сохраняется и к концу опыта -ориентировочная активность молоди второго варианта на 23-й день жизни достоверно выше контрольной в 1.6 раза (р<0,01).

Оценивая фоновую активность опытных и контрольной партий в тесте «открытое поле», следует отметить, что личинки и молодь севрюги, содержавшиеся на повышенной скорости водного потока (опыт 2), имели достоверно меньшие значения данного показателя относительно контроля (таб-

лица 3), причем с течением времени воздействия наблюдали ярко выраженное снижение различий между контрольной и опытной выборкой.

Так, если на 4-й день жизни личинки севрюги фоновая активность выборки из второго варианта опыта достоверно была меньше контрольной в 2.3 раза (р<0.05), то к 17-му дню различия уменьшились до 1.7 раза (р<0.001), а на 23-й день составили \2 раза (р<0.05). Отличия фоновой активности в первом варианте опыта по отношению к контролю были недостоверны.

Таблица 3.

Показатели поведения в тесте «открытое поле» севрюги, выращенной <

в разных условиях, ед./мин. (М+ш)

Условия 1 ОА 1 ФА 1 РА] | РА2

Возраст 4 дня

Бассейн без протока(контроль) 77.3 + 12.0 156.8 + 15.8 176.7 ±28.3 128.7 ±23.7

Слабое течение (1-й вариант) 115.3+26.2 180.3 ±9.3 192.0 ±48.0 157.3 ±54.6

Сильное течение (2-й вариант) 228.0 ±48.5 * 68.7 + 2.70* 82.7+12.7* 67.3 ±14.8

Возраст 17 дней ■

Бассейн без протока(контроль) 38.7 ±5.33 58.5 ±4.08 32.0 ±6.0 40.0 ±4.62

Слабое течение (1-й вариант) 92.0+3.46 *** 64.0 ±3.75 66.7+13.7 64.0 ±15.3

Сильное течение (2-й вариант) 58.7 ±11.2 35.2+2.46*** 51.3 ±19.5 54.7 ±3.8

Возраст 23 дня

Бассейн без Протока (контроль) 29.2 ± 3.93 38.7 + 2.14 39.2 ±2.8 42.0 ±1.67

Слабое течение (1-й вариант) 44.4 ±9.74 33.4±3.59 40.0 ±6.93 48.0 ±4.94

Сильное течение (2-й вариант) 46.8 ±3.26*» 32.2 ±1.85* 34.8 +.1.96 38.4 ±6.71

Примечание. О А - ориентировочная активность; ФА - фоновая активность; РА) —реактивность на виброакустический сигнал (удар); РА2 • реактивность на визуально-динамический сигнал. Звездочками отмечены достоверные отличия от контроля: *-р <0,05,**-р< 0,01, ***-р < 0,001.

Суммируя данные, полученные в тесте «открытое поле», можно сделать заключение о том, что в опытных партиях ориентировочная активность молоди при попадании в новую среду выше, чем в контрольной, что свидетельствует о лучшем развитии сенсорных систем, в частности, зрительной и акустиколатеральной. Фоновая активность после привыкания к

новым условиям у личинки и молоди севрюги, выращенной в условиях сильного течения, была достоверно ниже, чем у контрольной. Это отражает более "экономный" характер движений при отсутствии внешних раздражителей, причем, с течением времени, наблюдается нивелирование различий между контрольной и опытной партией по этому показателю.

Показатели поведения выборок опытных и контрольной партий при выработке условного рефлекса избегания исходно предпочитаемой освещенности отражены на рисунке 9.

Видно, что все тестируемые рыбы как опытные так и контрольные имели положительный фототаксис, что доказывается изначальной концентрацией основной части молоди (более 50%) на освещенной стороне. Необходимо подчеркнуть, что положительный фототаксис характерен для молоди осетровых рыб в возрасте 23 суток (Витвицкая и др., 1989). В этой связи необходимо было выработать у 23-х дневной севрюги условный рефлекс пассивного избегания освещенной стороны экспериментальной установки, чтобы оценить способность молоди к обучению новым навыкам в изменяющихся условиях среды.

Анализируя полученные результаты, можно утверждать, что особи, выращивавшиеся на сильном течении воды, обладали существенно более высокими способностями к обучению, чем содержавшиеся в стоячей воде. При выработке условного рефлекса коэффициент обучения (Коб.) в опыте 2 составлял 37.0%, коэффициент сохранения выработанного навыка (К сохр. - 33.7%. В контроле Коб. = 10.0%, Ксохр. - 5.0%, в опыте 1 - 10.0% и 1.3%, соответственно. Различия между контролем и слабым течением недостоверны, между контролем и опытом сильным течением - достоверны (р<0.001).

В результате, сравнивая и различных групп личинок видно, что выращенная на сильном течении молодь севрюги обладала в 3,7 раза

большей способностью к обучению по сравнению с контрольной и сохраняла выработанный навык в 6,7 раза дольше, чем контрольная молодь.

В гидродинамическом лотке время сопротивления течению у 23-дневных севрюг, выращенных на сильном течении, составило 20.8 + 231 сек. (опыт 2), выращенных на слабом течении (опыт 1) - 12.4 + 1.12 сек, а в контроле 11.8 + 1.46 секунд. Таким образом, молодь во втором варианте опыта показала повышенную по отношению к контролю и первому варианту плавательную способность, достоверно отличаясь от контроля в 1.8 раза(р<0.01).

Очевидно, что повышенная скорость течения активизирует развитие акустико-латеральной рецепции осетровых рыб, что в свою очередь способствует развитию ЦНС личинок и молоди осетровых, а следовательно, их адекватной реакции на изменения внешней среды и, как следствие, их росту, что и проявляется в активизации ориентировочной активности и реактивности молоди на раздражители, а фоновая активность при этом снижается, что отражает более "экономный" характер плавательной активности в стоячей воде после выращивания на интенсивном течении.

Молодь, выращенная на сильном течении, отличается от интактной повышенными показателями условно-рефлекторной деятельности (К^,

) и высокой плавательной способностью, что указывает на ее повышенную экологическую адекватность,

ВЫВОДЫ

1. Использованные в экспериментах на сперме севрюги и черноморского лосося загрязняющие вещества разной природы по степени токсичности для обоих видов проходных рыб распределяются в следующем порядке: наиболее токсичным является детергент - CMC "Лотос", наименее -медный купорос и средним по токсичности - фенол. В концентрациях от 10"3 до 101 мг/л растворы сульфата меди оказали стимулирующее воздействие, повысив время жизни спермы черноморского лосося в концентрациях 10'3, 10"2, 101 мг/л соответственно на 59.0,25.9,273 %.

2. Установлено, что оптимальной концентрацией эпибрассинолида, обеспечивающей максимальное время жизни спермиев черноморского лосося и севрюги, является концентрация 10"7 мг/л.

3. Доказано, что при обработке предличинок севрюги эпибрассиноли-дом на 1-й и 5-й день после выклева наблюдается тенденция к повышению их выживаемости за период до перехода на активное питание, подобная обработка в остальные дни предличиночного развития отрицательно сказывается на выживаемости рыб.

4. Выявлено, что содержание предличинок севрюги и черноморского лосося в неблагоприятных условиях (Cui+, фенол, CMC «Лотос») в течение 7 суток отрицательно сказывается на их росте. Отмечено снижение массы по сравнению с контролем у севрюги на 035-12.51 мг, у черноморского

лосося на 1.98 - 2.78 мг и длины у севрюги на 0.30 - 5.86 мм; у черноморского лосося на 0.92 - 1.08 мм. Предварительная обработка предличи-нок эпином значительно нивелирует эти нарушения в их развитии и повышает выживаемость севрюги в присутствии Си2+ - на 3.3 %, черноморского лосося в феноле - на 6.6 %, в CMC «Лотос» - на 40 %.

5. При реально существующих в водоемах концентрациях CMC наи-менеел токсичным является CMC "ЛОТОС, снизивший время подвижности спермиев севрюги по сравнению с контролем на 4.2-18.5 %; средним по токсичности оказался CMC "МИФ", сокративший время жизни спермы на 11.7-19.7 %, а наиболее токсичным - CMC "ARIEL", вызвавший сокращение времени ее жизни на 16.7-27.2 %.

6. Установлено, что для предличинок севрюги, использованные моющие средства в концентрации 1 мг/л токсичны примерно в равной степени. Предварительная обработка предличинок сразу после вылупления эпи-брассинолидом оказала токсикопротекторный эффект только при содержании их в CMC "МИФ", где отход среди обработанных предличинок за 8 дней после вылупления был в 1.6 раза ниже, чем у необработанных особей.

7. Показано, что выдерживание личинок и выращивание молоди при интенсивном течении по сравнению с их содержанием при слабом течении и стоячей водой вызывало: достоверное увеличение массы личинок в 1.2 раза, а молоди в 1.8 раза; увеличение в 3 раза ориентировочной активности в возрасте 4-х дней от выклева, и снижение фоновой активности в 2.3 раза. Коэффициент обучения, при выработке условного рефлекса повышался при высоких скоростях течения в 3.7 раза, коэффициент сохранения навыка в 6.7 раза. К концу опыта при выращивание личинок и молоди севрюги в разных условиях плавательная способность 23-х дневной молоди выращенной на течении увеличивалась по сравнению с содержавшейся в стоячей воде в 1.8 раза.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании результатов проделанной работы для интенсификации биотехнологии искусственного воспроизводства проходных видов рыб целесообразно рекомендовать:

1.Примененять на рыбоводных заводах эпибрассинолид в концентрации 10 мг/л, для обеспечения максимального времени жизни спермиев осетровых и лососевых рыб во время оплодотворения икринок.

2.0брабатывать предличинок севрюги эпибрассинолидом в концентрации 10'7 мг/л в первый день после вылупления, для повышения процента их выживания.

З.Для увеличения адаптивных свойств личинок и молоди осетровых рыб использовать проточные бассейны и пруды в процессе их выдерживания и выращивания.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Щеглов M.B., Минеев С.В. Использование эпибрассинолида для защиты личинок и молоди севрюги от поверхностно-активных веществ. // Вестник АГТУ «Рыбное хозяйство». Астрахань, 2000. С. 95-101.

2. Щеглов МБ., Минеев СВ. Перспективы повышения выживаемости личинок осетровых на рыбоводных заводах Астраханской области и их защиты от загрязнений при помощи фитогормона эпибрассинолида// Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Астраханская область в XXI веке: взгляд молодого поколения». Астрахань, 1999. С. 53-54.

3. Егоров СВ., Щеглов М.В, Егоров М.А., Тёплый ДЛ. Изучение выработки условных рефлексов у молоди осетровых и лососевых рыб при различных экологических условиях //Ж. Естественные науки № 3. АГПУ. Астрахань, 2001. С 26-30.

4. Егоров СВ., Егоров М.А., Витвицкая Л.В., Щеглов MJB. Исследование молоди русского осетра (Acipenser gueldenstadti Brandt) и черно-морского лосося (Salmo tratta labrax Pallas) в тесте «открытое поле» при искусственном выращивании //Ж Естественные науки № 3. АГПУ. Астрахань, 2001. С 55-58.

5. Щеглов М.В., Егоров С.В., Егоров М.А. Токсикопротекторные эффекты эпибрассинолида в эмбриогенезе севрюги и черноморского лосося. //П Международная научно-практическая конференция «Аквакультура осетровых рыб: достижения и перспективы развития». Астрахань, 2001. С 73-75.

6 Егоров МА., Егоров СВ., Щеглов М.В. Характеристика некоторых поведенческих реакций разных видов животных при воздействии токсических веществ в раннем онтогенезе //Ж. «Естественные науки». №4. Астрахань, АГПУ, 2002. С 63-64.

7. Егоров СВ., Щеглов М.В. Влияние гидрологического режима на прирост веса и галорезистентность личинок и молоди севрюги.// Наука: поиск 2002: Сб. науч. Статей: Изд-во ООО «ЦНТЭП» - Астрахань, 2002. С. 289-292.

8. Щеглов М.В. Характеристика поведенческих реакций личинок и молоди севрюги, выращенных при различных градиентах течения.//Ж. «Естественные науки». №6. Астрахань, АГУ, 2003. С. 104-108.

9. Егоров СВ, Егоров М.А., Щеглов М.В., Витвицкая Л.В. Выработка условных рефлексов у молоди осетровых и лососевых рыб в различных условиях среды. // Ж. «Вестник ДНЦ» РАН, №15. Махачкала, 2003. С. 66-69.

Подписано в печать 19.052004 г. Заказ №537. Тираж 100 экз. _Уч.-изд. л. 1,3. Усл. печ. л. 1,2

Издательский дом «Астраханский университет» 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20 тел. (8512) 54-01-89,54-01-89

P1 0867

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Щеглов, Михаил Владимирович

Введение.

Глава 1. Факторы, влияющие на физиологическое состояние рыб.

1.1 Сперматозоиды рыб и факторы, влияющие на продолжительность их жизни.

1.2. Состояние половых продуктов рыб в современных условиях.

1.3. Воздействие токсикантов различной природы на рыб.

1.4. Биологически активные вещества и возможность их использования в аквакультуре.

1.5. Реореакция осетровых рыб.

Глава 2. Материалы и методики, использовавшиеся в экспериментальных исследованиях.

2.1. Опыты на сперме севрюги и черноморского лосося.

2.2. Опыты с предличинками и молодью рыб.

2.3. Статистическая обработка.

Глава 3. Исследование воздействия токсикантов органической и неорганической природы на сперматозоиды и предличинок севрюги и черноморского лосося и возможность защиты их при помощи эпибрассинолида.

3.1. Воздействие загрязняющих веществ на сперму севрюги и черноморского лосося.

3.2 Влияние эпибрассинолида на время подвижности сперматозоидов севрюги и черноморского лосося.

3.3. Действие эпибрассинолида на сперму севрюги и черноморского лосося в неблагоприятных условиях.

3.4 Поиск оптимальных стадий развития предличинок севрюги для обработки эпибрассинолидом.

3.5. Развитие предличинок севрюги и черноморского лосося в различных токсических условиях и при действии эпибрассинолида.

Глава 4. Влияние моющих средств на жизнеспособность спермы, личинок и молоди севрюги и возможность их защиты при помощи эпибрассинолида.

4.1 Исследование влияния различных детергентов на время подвижности спермиев севрюги.

4.2. Влияние эпибрассинолида на выживаемость предличинок севрюги при воздействии разных детергентов.

4.3. Влияние синтетических моющих средств на поведение молоди севрюги в тесте «открытое поле».

Глава 5. Влияние течения воды на рост и поведение личинок и молоди севрюги.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пути повышения жизнестойкости осетровых и лососевых видов рыб в раннем онтогенезе при антропогенной нагрузке"

Актуальность проблемы. В настоящее время гидробионты подвержены значительному прессу негативных воздействий различного характера. В сложившейся обстановке доминирующую роль играют антропогенные факторы. Без специальных мер охраны некоторые виды животных не могут выжить, причем списки таких видов, и в частности рыб, увеличиваются с каждым годом. Это касается гидробионтов Волго-Каспийского и Азово-Черноморского бассейнов, но особое значение это приобретает для таких ценных с экологической и хозяйственной точки зрения рыб, как осетровые и • лососевые, многие из которых попали в настоящее время в категорию редких и исчезающих видов (Павлов, 1990).

Стоки с сельскохозяйственных угодий! и промышленных предприятий вызывают ухудшение экологической; обстановки в местах естественного воспроизводства и нагула осетровых рыб. Постоянно растущие по берегам р. Волги населенные пункты приводят к увеличению объема бытовых стоков,-причем 70% сбрасываемых их в реку условно очищены, а 360 км попадающей в р. Волга воды вообще не проходит никакой очистки (Никоноров, 1996). В' результате на рыбоводные заводы поступает технологическая вода, содержащая огромный спектр загрязняющих веществ, очистка от которых представляет собой весьма сложный и дорогостоящий процесс. Актуальным в этой связи является, поиск относительно более дешевого способа защиты • половых продуктов, личинок и молоди рыб посредством токсикопротекции.

В онтогенезе в силу разнообразия и сложности морфогенетических, биохимических, физиологических и других процессов рыбы наиболее уязвимы в начальные периоды: эмбриональный, личиночный и мальковый; В это время, как правило, осуществляется основная регуляция численности вида в природе. Именно они являются "узкими местами" в рыбоводстве. В связи с этим, подавляющее большинство экзогенных биорегуляторов при искусственном воспроизводстве объектов аква- и марикультуры используют на начальных этапах онтогенеза с целью получения жизнестойкого потомства высокого качества. Одним из таких биорегуляторов является эпибрассинолид, показавший свои положительные качества на осетровых рыбах (Витвицкая, Егоров, 1998; Егоров,-Витвицкая, 1995, 1997; Витвицкая и др., 1995, 1997).

Как правило, в этих работах обработку эпибрассинолидом производили на стадии осеменения: и обесклеивания икры осетровых. Неизвестным оставался вопрос, насколько эффективной окажется подобная обработка на более поздних стадиях онтогенеза, в частности, в период от вылупления до перехода на экзогенное питание.

Согласно технологии, разработанной еще в 50-х годах классиками осетроводства (Державин, 1947; Гербильский,, 1962; Кожин, 1964; Казанский, 1986; Милыитейн, 1982), до последнего десятилетия подращивание личинок осетровых на рыбоводных заводах производили в бассейнах Улановского или ВНИРО, т.е. в серых бетонных емкостях на течении, создаваемом флейтами. На наш взгляд, хотя данная точка зрения и противоречит утвержденной ныне инструкции, такая технология подращивания личинок была экологически более; адекватной, чем ныне принятая, когда личинок от вылупления до начала потери меланиновых пробок содержат в белых пластиковых бассейнах в стоячей воде с принудительной аэрацией, а затем сразу выпускают в пруды. Являясь более удобным для персонала, обслуживающего личиночную выростную базу, этот способ создает для личинок условия, не соответствующие таковым их обитания в естественной среде.

Цель и задачи исследований. В связи со сказанным, целью данной работы было изучить влияние загрязняющих веществ неорганической и органической природы: сульфата меди, фенола и трех синтетических моющих веществ отечественного и зарубежного производства, на жизнестойкость сперматозоидов и предличинок севрюги и черноморского лосося. Оценить возможности эпибрассинолида в качестве токсикопротектора от этих препаратов и выяснить влияние течения воды на развитие севрюги.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить степень токсичности сульфата меди, фенола и детергента «Лотос» при действии на сперматозоиды севрюги и черноморского лосося.

2. Установить оптимальные концентрации эпибрассинолида, обеспечивающие максимальное время жизни спермиев черноморского лосося и севрюги.

3. Определить оптимальное время обработки эпибрассинолидом предличинок севрюги до перехода на активное питание.

4. Оценить защитные свойства эпибрассинолида; при действии указанных веществ на рыбоводные показатели предличинок исследуемых видов рыб.

5. Сравнить токсичность препаратов CMC «Лотос», «Миф» и «Ariel» путем оценки их влияния на время подвижности спермиев севрюги.

6. Установить возможности защиты предличинок севрюги от действия различных моющих средств при помощи эпибрассинолида.

7. Проанализировать влияние скорости течения воды на массу и поведенческие показатели личинок и молоди севрюги.

Научная новизна. Впервые определены оптимальные стадии предличинок севрюги для обработки эпибрассинолидом в концентрации 10*7 мг/л, показана возможность его использования в качестве токсикопротектора. половых продуктов и предличинок севрюги и черноморского лосося от воздействия токсикантов разной природы, установлено положительное влияние течения воды на массу и поведенческие показатели личинок и молоди: серрюги при содержании в искусственных условиях.

Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты дополняют данные о токсическом влиянии веществ различной природы на сперму, предличинок севрюги и черноморского лосося, а также сведения об использовании эпибрассинолида в качестве протектора от загрязняющих веществ. Материалы работы могут быть применены на осетровых и лососевых рыбоводных заводах в случаях залповых выбросов токсических веществ с промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также на практических и лекционных занятиях студентов биологических специальностей ВУЗов.

Апробирование работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на студенческих научно-технических конференциях Астраханского государственного технического университета 1998-2001 гг., на конференции "Астраханская область в XXI веке; Взгляд молодого поколения" (Астрахань, 1999), на профессорско-преподавательской конференции АГТУ 2000-2001 г, на II Международной научно-практической конференции «Аквакультура осетровых рыб: достижения и перспективы развития» (г.Астрахань 21-22 ноября 2001г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, трех глав, содержащих описание результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов и научно-практических рекомендаций. Общий объем диссертации 137 страниц с 2 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 190 источника, из них 70 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Щеглов, Михаил Владимирович

выводы

1. Использованные в экспериментах на сперме севрюги и черноморского лосося загрязняющие вещества разной природы по степени токсичности для обоих видов проходных рыб распределяются в следующем порядке: наиболее токсичным является детергент - CMC "Лотос", наименее - медный купорос и средним по токсичности - фенол. В концентрациях от 10'3 до 10® мг/л растворы сульфата меди оказали стимулирующее воздействие, повысив время жизни спермы черноморского лосося в концентрациях 10"3, 10"2, 101 мг/л соответственно на 59.0, 25.9, 213 %.

2. Установлено, что оптимальной концентрацией эпибрассинолида, обеспечивающей максимальное время жизни спермиев черноморского лосося и севрюги, является концентрация 10"7 мг/л.

3. Доказано, что при обработке предличинок севрюги эпибрассинолидом на 1-й и 5-й день после выклева наблюдается тенденция к повышению их выживаемости за период до перехода на активное питание, подобная обработка в остальные дни предличиночного развития отрицательно сказывается на выживаемости рыб.

4. Выявлено, что содержание предличинок севрюги и черноморского I лосося в неблагоприятных условиях (Си , фенол, CMC «Лотос») в течение 7 суток отрицательно сказывается на их росте. Отмечено снижение массы по сравнению с контролем у севрюги на 0.35-12.51 мг, у черноморского лосося на

1.98 — 2.78 мг и длины у севрюги на 0.30 — 5.86 мм; у черноморского лосося на

0.92 - 1.08 мм. Предварительная обработка предличинок эпином значительно нивелирует эти нарушения в их развитии и повышает выживаемость севрюги в ^ 1 присутствии Си - на 3.3 %, черноморского лосося в феноле - на 6.6 %, в CMC «Лотос» - на 40 %.

5. При реально существующих в водоемах концентрациях CMC наименее токсичным является CMC "ЛОТОС", снизивший время подвижности спермиев севрюги по сравнению с контролем на 4.2-18.5 %; средним по токсичности оказался CMC "МИФ", сокративший время жизни спермы на 11.7-19.7 %, а наиболее токсичным - CMC "ARIEL", вызвавший сокращение времени ее жизни на 16.7-27.2 %.

6. Установлено, что для предличинок севрюги, использованные моющие средства в концентрации 1 мг/л токсичны примерно в равной степени. Предварительная обработка предличинок сразу после вылупления эпибрассинолидом оказала токсикопротекторный эффект только при содержании их в CMC "МИФ", где отход среди обработанных предличинок за 8 дней после вылупления был в 1.6 раза ниже, чем у необработанных особей.

7. Показано, что выдерживание личинок и выращивание молоди при интенсивном течении по сравнению с их содержанием при слабом течении и стоячей водой вызывало: достоверное увеличение массы личинок в 1.2 раза, а молоди в 1.8 раза; увеличение в 3 раза ориентировочной активности в возрасте 4-х дней от выклева, и снижение фоновой активности в 2.3 раза. Коэффициент обучения, при выработке условного рефлекса повышался при высоких скоростях течения в 3.7 раза, коэффициент сохранения навыка в 6.7 раза. К концу опыта при выращивание личинок и молоди севрюги в разных условиях плавательная способность 23-х дневной молоди выращенной на течении увеличивалась по сравнению с содержавшейся в стоячей воде в 1.8 раза.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании результатов проделанной работы для интенсификации биотехнологии искусственного воспроизводства проходных видов рыб целесообразно рекомендовать:

1 .Примененять на рыбоводных заводах эпибрассинолид в концентрации 10"7 мг/л, для обеспечения максимального времени жизни спермиев осетровых и лососевых рыб во время оплодотворения икринок.

2.0брабатывать предличинок севрюги эпибрассинолидом в концентрации 10" мг/л в первый день после вылупления, для повышения процента их выживания.

З.Для увеличения адаптивных свойств личинок и молоди осетровых рыб использовать проточные бассейны и пруды в процессе их выдерживания и выращивания.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Щеглов, Михаил Владимирович, Астрахань

1. Акимова Н.В., Панаиотиди А.И., Рубан Г.И. Нарушения в развитии и функционировании репродуктивной системы осетровых рыб (Acipenseridae) реки Енисей//Вопросы ихтиологии. 1995. Т. 35. №2. С. 236-247.

2. Акимова Н.В., Попова O.A., Решетников Ю.С., Кашулин H.A., Лукин A.A., Амундсен П.А. Морфологичекое состояние репродуктивной систем рыб в водоемах Кольского полуострова.//Вопр. ихтиологии. 2000, Т. 40. №2. С. 282-285.

3. Акимова Н.В., Рубан Г.И. Анализ состояния воспроизводительной системы рыб в связи с проблеммами биоиндикации на примере сбирского осетра (Acipenser Baeri)//Bonpocbi ихтиологии.- 1992.Т. 32. Вып. 6. С. 102109.

4. Акимова Н.В., Рубан Г.И. Систематизация нарушений воспроизводтва оетровых (Acipenseridae) при антропогенном воздействии//Вопросы ихтиологии. 1996. Т. 36. №1. С.65-80.

5. Алтуфьев Ю.В., Романов A.A., Шевелева H.H. О гистопатологии мышечной ткани некоторых рыб Каспийского бассейна. // Осетровое хозяйство водоемов СССР: Кратк.тез.науч.докл. к предст. Всесоюзн. со-вещ., нояб., 1989. 4.1. Астрахань, 1989. С. 4-6.

6. Алтуфьев Ю.В., Романов A.A., Шевелева H.H., Журавлева Г.Ф., Дубовская A.B. Морфофункциональные показатели адаптационной и воспроизводительной способности каспийских осетровых. // 1 Конгресс ихтиологов России: Тез. докл. М., 1997. С 401.

7. Андреев В.В., Крючков В.Н., Григорьев В.А., Накопление тяжелых металлов в водных системах и их влияние на осетровых рыб. //Осетровое хозяйство водоемов СССР. Астрахань, 1989. С.6-7.

8. Артюхин E.H., Сухопарова А.Д., Филухина Л.Т., Характеристика половых желез осетра Acipenser Guldenstadti Brandt в условиях приплотинной зоны Волгоградского гидроузла.// Вопросы ихтиологии. 1978. Т. 18. Вып. 6(133). С.1029 1039.

9. Ахмедов М.А. Исследование устойчивости личинок осетровых рыб к экстремальным гидрохимическим и токсическим воздействиям. Астрахань, АГТУ. 1997. 62 с.

10. Ахмедова Т.П., Дохоян В.К.,Коваленко Л.Д., Костров Б.П. Влияние некоторых СПАВ на гидробионтов. //1 Всесоюз. конф. по рыбохоз. токсикологии, Рига, дек., 1988.: Тез. докл., 4.2. Рига. 1988. С. 25.

11. Ахрем А. А., Ковганко Н. В., Лахвич Ф. А., Хрипач В. А. // Весщ АН БССР. Сер. xiM. навук. 1985. № 2. С. 96-117.

12. Ахрем A.A., Ковганко Н. В. Экдистероиды: химия и биологическая активность. Мн.: Наука и техника, 1989. 327 с.

13. Ахрем A.A., Левина И. С., Титов Ю. А. Экдизоны-стероидные гормоны насекомых. Мн.: Наука и техника. 1973. 232 с.

14. Бобрик. А.О. Использование брассиностероидов в семеноводстве картофеля//1У конференция Брассиностероиды биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и продуктивности растении: Тез. докл. Минск, 1995. С. 23.

15. Бурханова Э.А., Федина А.Б., Кулаева О.Н.//2-е Всесоюз. совещ. по Ш брассиностероидам: Тез: докл. 1991. С. 25.

16. Васильков Г.В:, Грищенко В.Г.//Болезни рыб. (Справочник). 1989. 312 с.

17. Вепринцев Б.Н.,Ротт H.H. О возможности востановления исчезающих видов животных из их консервированных геномов//Консервация генетических ресурсов. Пущино, ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1978.С. 16.

18. Вепринцев Б.Н.,Ротт H.H. Стратегия сохранения живого и растительного мира Земли//Консервация генетических ресурсов. Пущино, ОНТИ НЦБИ РАН. 1991.С10.

19. Вепринцева Б.Н. "Криобанк рыб" (1990-1996 гг.) В сб.: Консервация генетических ресурсов (Материалы XV рабоч. совещ., 13-15 октября 1998г. Пущино), ОНТИ ПНЦ РАН, С. 16.

20. Виленчик М.М. Сколько лет можно хранить зародышевые клетки в криоконсервированном состоянии без существенного повреждении ихА