Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка и использование биологических тестов для воспроизводства ценных видов рыб

ВАК РФ 06.02.01, Разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации по теме "Разработка и использование биологических тестов для воспроизводства ценных видов рыб"

Всероссийский научно-исследовательский институт генетрки^и разведения сельскохозяйственных животных

I 'I На правах рукописи

КЫЧАНОВ Виктор Михайлович

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТЕСТОВ ДЛЯ ВОСПРОИЗВОДСТВА ЦЕННЫХ ВИДОВ РЫБ

Специальность: 06.02.01. - Разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург, Пушкин 1998

Диссертационная работа выполнена в Каспийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства (КаспНИРХ)

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации ЯКОВЛЕВ А.Ф.

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Завертяев Б.П.

Доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН

Теплый Д.Л.

Доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации Воробьев В.И.

Ведущее учреждение - Астраханский государственный технический университет (АГТУ)

Защита диссертации состоится ". /б - лСА .1998 г.

в _ часов на заседании диссертационного совета

Д.020.07.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте генетики и разведения сельскохозяйственных животных по адресу:

188620, Санкт-Петербург, г.Пушкин, Московское шоссе, 55-а. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГРЖ

Автореферат разослан "_"_ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор Волгин В.И.

1. Общая характеристика работы

1.1Актуальность исследований. В современных экологических условиях, когда антропогенный пресс на ценных эндемичных рыб Каспийского моря достигает своего апогея, как никогда важным становится сохранение их генофонда и поддержание численности на стабильном уровне. Эта задача может быть решена интенсификацией заводского воспроизводства.

Прогрессивность и важность данного направления неоднократно подчеркивалась в публикациях последних лет (Баранникова, 1979; Баранникова, Бердичевский, 1983; Лукьяненко, Касимов, Кокоза, 1984; Шатуновский, 1984; Душкина, Карпевич, Бурцев, 1985; Никоноров, Витвицкая, 1993; Виноградов, 1993,1994; Якубов, Попова, Иванов, Яковлев, 1997.)

В этой сфере хозяйственной деятельности Российская Федерация, имеющая протяженные морские границы на внутренних и внешних водоемах, обладает гигантским потенциалом в воспроизводстве биоресурсов. Хорошим примером может служить регион Каспийского моря, населенный ценными видами осетровыми, лэсоссзпми, сельдевыми, окуневыми и т.д. Здесь, как нигде, сконцентрирована мощная рыбоводная индустрия, преобладающим направлением которой является пастбищная гхвакультура. Ежегодный выпуск в естественные водоемы заводской мопздн многих видов рыб исчисляется десятками п сотнями миллионов штук.

Современная политическая ситуация на Каспии вносит свои коррективы в стратегию и тактику дальнейшего развития зазодского воспроизводства. Его основной целью, наряду с поддержанием промысловых запасов, становится сохранение ценных эндемичных видоч рьЧ;, тяготеющих к Российским территориальным водам.

Тактическая задача состоит в неуклонном совершенствовании биотехнологии отрасли, которая базируется на достижениях биологической науки, в частности, зхолог!г:еской физиологи:! л биохимии рь:б. 0:;о предполагает, в первую очередь, повышение эффективности работ с производителями: индикацией их физиологического качества с научно обоснованным отбором для целей рыбоводства, оценкой потенциальной фертильнсстн самок; во вторую очередь, -совершепстгорачие биотехники зародс"сого псспронззодства про-

ходных и полупроходных рыб, предъявляет жесткие требования к рыбоводному стандарту заводской молоди. Она должка соответствовать такой экстерьер-но-возрастно-массовой кондиции, которая позволит ей при выпуске в естественные водоемы не только реализовать этап катадромной миграции, но и успешно выжить в условиях экстремального воздействия факторов окружающей среды.

Однако, многие вопросы, связанные с совершенствованием биотехники заводского воспроизводства ихтиофауны, носят фрагментарный характер. В литературе отсутствуют работы, где на основе единого комплексного подхода (с использованием методической базы физиологии рыб, математического моделирования динамики физиолого-биохимических показателей) была бы целостно освещена проблема физнолого-биохимической индикации репродуктивного потенциала самок, синдрома катадромной миграции заводской молоди, ее реакции на стрессовые воздействия.

1.2. Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в разработке единого комплексного рыбоводно-физиолого-биохимического, математического подхода к совершенствованию биотехники и управления заводским воспроизводством экологически и филогенетически различных видов ценных рыб Всшго-Касшшсхого региона. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести изучение физиолого-биохимических особенностей крови у рыб (белорыбица и севрюга), используемых для заводского воспроизводства.

2. Определить степень взаимосвязи отдельных физиологических показателей с фертильностью самок, выявить экзо- и эндогенные факторы, влияющие на репродуктивный потенциал.

3. Охарактеризовать функциональное состояние сельди-чсрноспинки на протяжении всего периода анадромной миграции, дать рекомендации по отбору производителей для целей воспроизводства.

4. Изучить особенности динамики физиолого-биохимических параметров у заводской молоди белорыбицы, осетра, судака во время прудового подращивания в условиях Нижнего Поволжья.

5. Разработать универсальный подход в стандартизации молоди рыб искусственной генерации, различной по иерархии филогенеза и экологии, ба-

•

зирующийся на физиологической оценке их качества и математическом анализе результатов исследований.

6. Изучить влияние антропогенного стресса на физиологический статус молоди рыб в условиях интенсивной аквакультуры и осуществить поиск способов снижения его негативного воздействия.

7. Разработать перспективные методы оценки функционального состояния производителей ценных промысловых видов рыб, позволяющие в полевых условиях дать прогноз их рыбоводного качества; оперативно корректировать производственную деятельность в конкретной ситуации.

1.3. Научная новизна. Впервые при комплексном изучении фгоиолого-биохимических, рыбоводных показателей разработан метод определения потенциальной фертильности весенне- и осенне нерестящихся рыб; предложены наиболее достоверные и удобные алгоритмы определения репродуктивного потенциала самок белорыбицы и севрюги, позволяющие корректировать производственную деятельность рыбоводных предприятий.

Определены принципиальные подходы к разработке биотехники заводского воспроизводства «тяжелых» объектов культивирования на примере сельди-черноспинки.

Впервые при разработке стандарта заводской молоди рыб, различим по филогенетической иерархии и экологии, разработан единый комнлексш.1:': (рыбоводио-физиолого-биохимический и математический) подход, базирующийся на вычислении границ возникновения и угасания синдрома покатттой миграции.

Разработан и внедрен в практику метод снижения негатнЕш.гх последствий стресса на этапе транспортировки заводской молоди с рыбэводны;: предприятий на нагул в Северном Каспии.

Впервые в мировой практике разработан высокоэффективный нмыу:тг>-химический прижизненный метод определения пола у производичелей белорыбицы в начале акадромной миграции из моря в реку на нерест.

1.4. Практическая значимость. Произведено комплексное изучат:: физ::олого-бнох1!мического статуса проходных рыб и предложены производству методы опечки и отбора производителей, позволяющие повысить зффгк-

тибность заводского воспроизводства - прогнозировать и корректировать результаты производственной деятельности.

Разработан универсальный подход к стандартизации молоди рыб искусственной генерации, дающий возможность осуществить ее выпуск в естественные водоемы на нагул в генетически детерминированные временные окна, что благоприятно сказывается на относительном выходе половозрелых рыб от количества выпускаемой заводской молоди.

Изучены изменения физиолого-биохимических параметров молоди под воздействием краудинг и хендлинг стресса, рекомендованы профилактические меры по купированию его негативных последствий и снижению производственных потерь в период транспортировочных мероприятий.

Научно-исследовательская работа выполнена в соответствии с Государственными научно-техническими программами «Разведение белорыбицы в дельте Волги», «Разработать научные основы управляемого рыбного хозяйства Каспийского моря», «Биологические основы планирования работ по искусственному воспроизводству полупроходных рыб в низовьях Волги», «Разработка научных основ повышения и определения эффективности заводского воспроизводства осетровых» и в соответствии с тематическим планом НИР лаборатории заводского воспроизводства КаспНИРХ, лаборатории заводского воспроизводства ЦНИОРХ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Прогнозирование репродуктивного потенциала рыб.

2. Рыбоводное качество проходных видов рыб в преднерестовый период зависит от уровня в крови полосиецифичной фракции и степени структурно-метаболической деградации гонад.

3. При подращивают в прудовых условиях у молоди проходных видов рыб формируется синдром покатной миграции, выражающийся в становлении комплекса пре- и адаптивных изменений, трансформации физиолого-биохимического статуса, способствующих выживанию молоди в новых экологических условиях.

4. Реакция производителей сельдей-черноспинки и заводской молоди проходных видов рыб (осетровые, белорыбица, веслонос) на

стрессирующие воздействия экзогенной природы характеризуется фазностью и имеет видоспецифичные особенности.

5. Методы тестирования физиологического состояния рыб в полевых условиях.

1.5. Апробация результатов исследования. Основные материалы и результаты исследования обсуждены и одобрены на Ученых Советах Касп-НИРХ, ЦНИОРХ в период 1973-1996 гг., на Всесоюзных конференциях по экологической физиологии и биохимии 1975, 1979 г.г., на Всероссийском съезде Гидробиологического общества 1996 г., на общеконсультативном совете ихтиологической комиссии Российской Федерации по осетровым, семинаре по токарному осетроводству (при Ихтиологической Комиссии) в 1998 г.

За разработку прижизненного иммунохпмического метода определения пола производителей белорыбицы в заводских условиях, за активное участие в научно-исследовательских разработках по повышении эффективности искусственного воспроизводства рыб автор награжден дипломом Лауреата Всесоюзного конкурса научно-технического творчества молодежи (НТТМ-76), серебряной медалью ВДНХ СССР, Почетпой Грамотой Совмина СССР.

1.6. Публикация результатов исследования. Основные результаты исследования отражены в 30 научных публикациях, в их числе заявка на изобретение «Способ искусственного воспроизводства проходных рыб» (заявка от 13.01.98 г. № 98100559 ВНИИГПЭ).

1.7. Объем работы. Диссертационная работа изложена на 227 страницах машинописного текста, включая 18 таблиц, 52 рисунка, приложения на 15 страницах и состоит из разделов: введение, глав результатов исследования, заключения, выводов, списка литературы, включающего 343 источников, в том числе 134 на иностранных языках.

2. Материалы и методы исследований

2.1. Методическая часть. Исследование солеустойчивостн молоди белорыбицы осуществляли в 15—30 литровых аквариумах в растворе Рингера различной концентрации (4, 6, 8 и 12—13 °/оо). Плотность посадки молоди составляла 1 экземпляр на 1 литр воды или раствора. В основном продолжительность экс-

перимента не превышала 48 часов. В серии опытов после 48 часового содержания молоди белорыбицы в различных растворах соленость в аквариумах резко повышалась до 20 °/оо-

Контролем служили мальки, содержащиеся в аквариумах с пресной водой. На протяжении всех опытов вода в аквариумах аэрировалась с помощью воздушных микрокомпрессоров. Повторность опытов — 2-3* кратная.

Для экспериментальных исследований по солеустойчивости использовалась молодь веслоноса различной массы и возраста, разделенная на пять групп:

1 группа масса 7,9 грамм возраст 90 суток

2 группа масса 10,5 грамм возраст 96 суток

3 группа масса 25,1 грамм возраст 102 суток

4 группа масса 51,0 грамм возраст 125 суток

5 группа масса 161,5 грамм возраст 177 суток

Тестирование адаптационной пластичности молоди веслоноса проводили в ваннах объемом 30—40 литров и в бассейнах для выдерживания производителей осетровых объемом 8000 литров. Плотность посадки молоди, рассчитанной в граммах живой массы на 1 литр воды, колебалась в пределах от 1,5 г/л до 12 г/л в зависимости от цели эксперимента.

В опытах использовали воду соленостью 5 и 9 °/оо, которую получали путем растворения поваренной соли в речной воде. Контролем служила пресная речная вода. На протяжении всего эксперимента вода в ваннах аэрировалась с помощью микрокомпрессоров.

Концентрация в крови и в воде осмотически активных веществ определялась осмометром ОМ КА-01 (Металлов, 1977).

Определение устойчивости заводской молоди белорыбицы к дефициту кислорода осуществляли в специальных стеклянных банках с пробками, в которые были вставлены сифоны для взятия проб воды. Объем емкостей равнялся 2 литрам. Перед началом эксперимента определяли исходное содержание растворенного кислорода, затем в каждую склянку помещали 10—20 мальков (в зависимости от массы рыбок). Сразу же после гибели рыб от уду-

шья, отбирали при помощи сифона пробы воды и определяли содержание в них кислорода. Каждый опыт повторяли три раза.

Молодь осетровых (севрюги, осетра, белуги) транспортировалась с Ик-рянинского ЭОРЗ, Бертюльского ОРЗа, Кизанского ОРЗа на места ее традиционного выпуска в распресненную зону Северного Каспия и слабосолоновато-водный район банки Малая Жемчужная. Транспортировка осуществлялась живорыбными судами типа «Аквариум». Плотность посадки мальков в каждый-танк составляла 50 тыс. шт. на 20 м3 воды. Вода в транспортных емкостях постоянно обновлялась за счет подкачки забортной воды (уровень водообмена — 35% в час).

Биохимические показатели При исследованиях использовался комплекс параметров:

• общий белок сыворотки и его фракционный состав;

• фракционная структура водорастворимых белков мышц;

• фракционная структура гемоглобина крови;

•уровень свободного гемоглобина сыворотки крови;

• концентрация липцдов крови;

• содержание холестерина в крови;

• уровень сыворочных Р—липопротеидов;

• коллоидоустойчивость сывороточных белков;

• концентрация общих вН—групп крови и мышечного супернатанта;

• активность ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в водных вытяжках мышц и в

крови;

• содержание воды в теле рыб.

Концентрацию общего белка сыворотки крови определяли рефрактометрически (Шелухин, 1974) (ИРФ—22, ИРФ—454Б).

Электрофорез сывороточных и водорастворимых белков мышц проводили на установке ПЭФ—3 в агаровом геле, в мединал—верональном буфере (Салменкова, Малинина, 1976), методом дискэлектрофореза в полиакриламид-ном геле по схеме, описанной В.ИЛукьяненко, Л.В.Поповым (1969), методом электрофореза на бумаге (Шульман, 1972).

В отдельных случаях для определения белковых фракций сыворотки крови использовали турбидиметрический метод (Кондрахин, Кур плов, Малахов и др., 1985).

Фракционную структуру гемоглобина крови молоди белорыбицы изучали методом днскэлектрофореза в палиахриламидном геле (Лукяненко, Гера-скин, 1971).

Свободный гемоглобин сыворотки крови определяли с помощью гемоглобинометра ГФ—Ц—04.

Содержание общих сывороточных липидов определяли методом Н.Цольнера и К.Кирча в модификации Ю.А.Барышкова и др. (1966).

Количественный анализ холестерина сыворотки крови проводили ко-лометрическим методом Мрскоса и Товарека (Тодоров, 1963).

Уровень бета—липопротеидов оценивали турбидиметрически по Бур-штейну (Кычанов, Попов, 1974).

Коллоидоустойчивость сывороточных белков (КСБ) оценивали по разработанному нами способу (Кычанов, 1984; Гераскин, Кычанов, 1997).

Содержание свободнореагирукзщих общих сульфгидрильных групп в водных мышечных вытяжках (супернатанте) определяли фотоколориметрическим ультрамикрометодом (Фоломеев, 1981).

Активность АХЭ супернатанта мышц определяли микроэкспрессмето-дом по Покровскому (Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии, 1976).

Ьммунохимический анализ Антигенные особенности сывороточных белков самок и самцов белорыбицы изучали с помощью двойной иммунодиф-фузии в агаре по ОисЫегЬпу (Кэбот н Мейер, 1968) и методом иммуноэлек-трофореза (Грабар и Буртен, 1963).

Экстерьерные и морфофизиологическис показатели:

• коэффициент упитанности по Фультону (общая масса тела, г/длина3,см);

• коэффициент упитанности по Кпарк (масса тела без внутренностей, г/длина3, см);

• линейно—соматический критерий (ЛСК—соотношение длины в сантиметрах к массе в граммах).

Морф офизиологичес кие показатели:

• гепатосоматический индекс (масса печени, г/масса тела, г* 100);

• кардиосоматический индекс(масса сердца, г/масса тела,, г* 100);

• индекс селезенки (масса селезенки, г/масса тела, г* 100);

• гонадосоматический индекс (масса гонад, г/масса тела, г* 100).

2.2. Характеристика материала Экспериментальные полевые работы проводились в 1972—1996 гг. на базе Икрянинского экспериментального-осетрового рыбоводного завода (ИЭОЗР), Волжского экспериментального рыбоводного завода (ВЭРЗ), на Лебяженском, Кизанском, Житненском, Александровском, Бертюльском осетровых рыбоводных заводах (ОРЗ), на тонях «Глубокая», «9-ая Огневка», в нижнем бьефе Волгоградской ГЭС.

При физиологе—биохимическом обосновании стандарта заводской молоди, изучении адаптационной пластичности, оценке влияния транспортировки собран материал от:

белорыбицы, 9 тыс. мальков; русского осетра, 4 тыс. севрюги, 1 тыс. белуги, около 1 тыс. судака, 1,5 тыс. веслоноса, 75 экз.

При эколого—физиологическом исследовании производителей использован материал от 600 белорыбиц, 70 севрюг, 100 сельдей—черноспинок. 2.3. Математическая обработка результатов исследований Математический анализ результатов исследований проведен в информационно-вычислительном центре КаспНИРХа по программам «DSTAT», «ОREGAN», «REGRESS—30», математическими пакетами «STADIA» и MATCAD.

З.Эколого-физиологическнс аспекты заводского воспроизводства осенне-и весенне нерестящихся рыб. Интенсивное развитие заводского воспроизводства ценных видов рыб повсеместно сталкивается с проблемой оценки их репродуктивных возможностей. Одной.из задач этого направления является разработка специфических физиолого-биохимических и морфофизиологиче-

скнх индикаторов качества производителей, базирующаяся на фундаментальных исследованиях процессов созревания и перезревания рыб.

3.1. Физиолого-биохимические показатели крови самок белорыбицы и проблема индикации потенциальной фецггилыюсти. Результаты проведенного исследования (табл. 1) позволяют отметить у самок белорыбицы с низкой ошюдотворяемостью икры (П группа) повышенную по сравнению с I группой концентрацию общих лигощов и более высокий уровень КСБ. По абсолютному и относительному содержанию холестерина в крови П группа рыб значительно уступает I группе. При сравнении уровней протеинемии у этих двух групп самок достоверного различия не зарегистрировано. Ш группа самок отличалась от второй группы меньшей концентрацией сывороточного белка, липидов и холестерина. По уровням КСБ и относительному содержанию холестерина эти группы рыб не различались.

Сопоставление физиолого-биохимических параметров крови самок белорыбицы с низкой оплодотворенностью икры (II группа) и самок с высоким качеством половых продуктов (I группа) показывает повышенное содержание в сыворотке крови рыб П группы такого пластического и энергетического материала, как липиды. Повышенный уровень липемии вызван перезреванием самок. Этому во многом способствует опаздывание почти на 1 месяц, по сравнению с верховьями Уфы и Белой, сроков нереста рыб в условиях теплой и продолжительной осени Нижнего Поволжья.

В результате дальнейших многолетних исследований выявлена математическая зависимость между отдельными физиолопьбиохимическими параметрами сыворотки крови и фертильностью самок белорыбицы. Наиболее тесная связь обнаружена между уровнем КСБ и фертильностью рыб. Фертильность (%)=Л;КСБ) (рис.1) т)=0,983; ^==13,09; Wo.o5r2.14

У=416,2927 - 14408,1929Х+ 186062,7054Х2-847856Х3 Для целей прогнозирования потенциальной фертильности была использована прямолинейная зависимость:

Л = 0,967; 1я=9,35; 1п(гч).о5г2,45; У=139,557-1510,9Х; где У — фертильность (%); X — уровень КСБ.

Таблица 1

Физиолого-биохимические показатели крови самок белорыбицы с различной фертильностью

Показатель Груши I фертильность >70% ГруппаП фертильность <50% ГруппаШ фертильность =0% 1-П П-Ш

М±т п М±т п М±т п к г к 1

расчетное табличное расчетное табличное

Общий белок, г % 4,59±0,11 48 4,51±0,18 11 3,16±0,30 22 57 0,37 2,0 31 3,86 2,0

Общие липнды, мг% 1170±53 48 1394±бб ■ 11 942±87 16 57 2,65 2,0 25 4,14 2,10

Холестерин, мг % 333±20 49 239±9 11 146±2б 16 58 4,18 2,0 25 3,49 2,10

Относительное содержание холестерина, % 31±2,14 48 17±0,9 11 15±2,7 16 58 6,02 2,0 25 0,07 2,10

КСБ 0,048±0,00 1 43 0,065±0,007 10 0,063±0,004 16 51 12,05 2,0 •24 0,49 2,10

фертильность, %

D.D33 Ш или DJS DJJ55 DJS ООЙ5 OST DJ)» DJB &D85 DD® IMS

уровень коллоадоустойчивости сывороточных белков Рис. 1. Связь уровня фсртилыюсти самок белорыбицы с величиной

коллоидоустойчивости сывороточных белков. Регрессионный анализ позволил выявить между фертильностью и относительным содержанием белка фракции № 7 тесную зависимость, фертильность = f (уровня фракции Л» 7) т)=0,83; 1я=4Д7; ^.„,=2,10; Y=J34,0942 -33,9916Х + 2.6053Х2-0.0494248Х3

Эта фракция входит в состав полоспецифичных белков крови самок белорыбицы (рис. 2).

• I

I 2 3 4 5 0 78

2 3 4 5 6 78

Рис. 2. Диск-электрофореграммы сыворотки крови самок белорыбицы (а) и севрюги (б); 1-8 — номера отдельных электрофоретических фракций.

3.2. Связь физиолого-бнохимическнх параметров крови севрюги с уровнем фертильноетн. В последние десятилетия искусственное воспроизводство искусственное воспроизводство севрюги сталкивается с серьезными производственными потерями, связанными с использованием значительного количества неполноценных в рыбоводном отношении производителей.

С этой целью проанализированы рыбоводные (фертильность) и физиологические (общий белок крови и его фракционный состав, КСБ, общие сывороточные липиды и холестерин, р-липопротеиды, кардиосоматический индекс, ЛСК) показатели у 70 отловленных для целей заводского воспроизводства самок севрюги, инъецированных по стандартной схеме.

Математический анализ полученных данных выявил, как и у белорыбицы, чрезвычайно тесную зависимость содержания «половой» фракции сыворотки крови самок с уровнем их фертильности.

Относительное содержание фракции №7=1(фертильность) П=0,95; ^=5,78; 1^.051=2,23 У= - 2104,8303 + 8П.001Х- 104.6928Х1 + 4,60688Х3 Причем, у белорыбицы и севрюги, рыб различных и филогенететическн и экологически, зарегистрирована в нерестовый период сходная зависимость уровня фертпльности от содержания в крови полоспецифичных белков. По всей видимости, эта зависимость присуща всем проходным видам рыб.

Из других исследованных биохимических параметров тесная связь обнаружена лишь с концентрацией сывороточных р-липопротевдов. фертильность=Дкояцентрация р-липопрогеидов) 11=0,94; 1^=5,54;

У= -1646,1228 + 8.1051Х-0,0123Х* + 0,00000593577X1 33. Эюв- я эндогенные факторы, влияющие па репродуктивный потенциал самок белорыбицы н севрюги. Сравнение материалов исследований по рыбоводному качеству н физиологическому состоянию рыб, заготовленных в весенний и осенний периоды в наиболее контрастные по производственным результатам годы (1973-1974), позволило выявить у самок белорыбицы на Александровском осетровом рыбоводном заводе в 1974 году нарушения процесса созревания ооцитов и признаки их резорбции. У этих рыб отмечена высокая величина КСБ и низкий относительный и абсолютный уровень

содержания холестерина, (табл. 2). Особенности фюиолого-биохимического состояния (низкое содержание холестерина, высохни уровень КСБ) и морфологические нарушения ооцитов у рыб осенней заготовки 1974 г. (выход плазмы из-под фолликулярной оболочки, нарушение конфигурации клетки), свидетельствуют о наличии у большинства особей процесса резорбции гонад.

В 1974 году обильный и длительный паводок способствовал накоплению максимальных масс воды в Волгоградском водохранилище. В осенний период это сыграло роль «теплового демпфера» и нивелировало в нижнем бьефе Волгоградского гидроузла термический скачок (резкое падение температуры до 4—6°С), являющийся необходимым условием успешного нереста (Подлесный, 1947; Летичевский, 1963, 1983). Поданным гидрометеорологической службы г. Волгограда, среднемесячная температура воздуха в ноябре 1973 и 1974 гг. находилась приблизительно на одном уровне (2,4°С и 3,1°С соответственно). В ноябре температура воды в верхнем бьефе плотины составляла в 1973 г. 5,8°С, в 1974 г. — 9,3°С. Кроме того, попуск воды с относительно повышенным теплосодержанием из водохранилища в ноябре 1974 г. был выше на 5 км3, чем в 1973 г. По этим причинам в 1974 г. нерестовая температура воды (4—6°С) в приплотшшой зоне Волгоградской ГЭС наступила более чем на месяц позже, чем в предыдущем. Все это способствовало «передержке» самок в предовуляционном состоянии.

В это время ооциты особенно чувствительны к неблагоприятным воздействиям абиотических факторов, и при достаточно длительном их воздействии возникают дегенеративные явления, которые, по мнению В.И. Жукинско-го (1979), отражают структурно-метаболическую деградацию и сказываются на биологической полноценности особей.

Анализ функционального состояния самок белорыбицы, заготовленных в приплотшшой зоне Волгоградской ГЭС в 1989 году при повышенных температурах воды (~ 9°С, I группа) по сравнению с самками, отловленными'в разгар нереста (температура воды <7°С), позволил выявить повышенный уровень КСБ и низкое содержание холестерина (табл. 2).

Таблица 2.

Физиолого-биохимические показатели сыворотки крови и фертильности самок белорыбицы весенней и осенней заготовок.

Рыбоводное предприятие, год № фертильность, (%), данные производства фертильность, прогноз общий белок, г% общие липиды, мг% холестерин, мг% холестерин, % КСБ

весенняя заготовка

АОРЗ, 1973 17 67,0 70,1 3,28±0,21 625±34 303±25 49 0,04б±0,002

АОРЗ, 1974 25 31,0 33,9 4,02±0,18 1340±81 208±12 15,5 0,070±0,004

осенняя заготовка

Приллотинная зона ГЭС 1974 10 20,0 36,9 2,60±0,32 732±79 69±12 9,4 0,068±0,007

1989 1гр. 31 57,5 58,0 4,63*0,18 753±34 101±20 13,0 0,054±0,007

1989 П 39 74.31 74.6 4.92±0.18 757±34 350±42 46.2 0,043±0,001

Как и в предыдущие годы, у самок, составляющих I группу, прослеживается начавшийся процесс структурно-метаболической деградации гонад. Этот процесс проявляется в снижении относительного уровня холестерина и повышении величины КСБ, коррелирующих с низкой фертильностью рыб.

Неудовлетворительные рыбоводные результаты при использовании в целях заводского воспроизводства мигрирующих из Каспия в Волгу самок севрюги у большинства особей невозможно объяснить перезреванием и резорбцией гонад. В отличии от белорыбицы, обитающей в Волге (с момента ее захода в реку и до нереста) в течении 8 месяцев, производители севрюги проводят в речных условиях относительно непродолжительное время. При этом следует иметь ввиду, что севрюга созревает и нерестится при температуре воды от 16°С до 25°С (Милыптейн, 1982). Повышенная температура воды для этого вида не может быть жестким лимитирующим фактором как в случае с белорыбицей.

В результате регрессионного анализа выявлена тесная зависимость между уровнем фертильности самок севрюги и величиной их кардиосоматиче-ского индекса:

т|=0,991; Г=-103,8J8 - 552,686.X*; где Y — фертильность, (%);

X — величина кардиосоматического индекса, (%о).

Наименьший возможный кардиосоматический индекс индицирует высокие уровни фертильности. По данным В.М. Распопова (1982), относительная величина сердца самок севрюги, мигрирующих весной, ниже при максимальном гонадно-соматическом индексе. После нереста уровень кардисоматиче-ского индекса значительно увеличивается в связи с потерей производителями веса.

Ряд исследователей прямо связывает увеличение гонадосоматического индекса у некоторых видов рыб с подъемом в плазме крови уровней половых стероидов и вителлогенина (Singh, Singh, 1987; Mukheijee et al., 1989; Wash-born, 1992). Это обстоятельство стало предпосылкой для изучения возможной связи экстерьерных характеристик с фертильностью самок севрюги. Регрессионный анализ выявил тесную связь между линейно-соматическим критерием (ЛСК) и фертильностью:

Т1=0,976; У= 82,216 - 1.189Х1; где У — фертильность, (%); X — величина ЛСК.

Очевидно, что чем выше упитанность рыбы, больший относительный вес яичников, тем выше ее потенциальная и реальная фертильность. И наоборот, — чем выше лннейносоматичеекий критерий (большая прогонистость, меньшая упитанность, невысокий гонадо-соматический индекс), тем ниже рыбоводные показатели рыб. Наиболее потенциально продуктивными в заводском воспроизводстве являются особи с невысокими значениями ЛСК, колеблющимися от 1 до 3 и повышенным содержанием вителлогенина в крови. Эффективным, на наш взгляд, является двойное тестирование естественной нерестовой популяции севрюги. С одной стороны, самок, необходимых для заводского воспроизводства, вначале необходимо вначале отбирать по экс-терьерному признаку (ЛСК), с другой — жестко дифференцировать путем прижизненного определения концентрации сывороточных (З-липопротеидов. 3.4. ЭколопмЬпзнологичссская характеристика анадромных мигрантов сельдн-черпоспннки. Радикальными мероприятиями по предотвращению дальнейшего снижения численности нерестовых популяций сельди-черноспинки и поддержанию ее на безопасном для естественного воспроизводства уровне являются: оптимизация гидролого-гидрохимического режимов на участке реки Волги ниже Волгоградской ГЭС, разработка биотехнологии заводского воспроизводства этого вида. Последние мероприятия можно рас-" сматривать как гарант сохранения сельди-черноспинки как вида даже в условиях самого жесткого антропогенного прессинга. К сожалению, неоднократные попытки разработать биотехнику заводского воспроизводства этого эндемичного вида не увенчались успехом. Основная причина неудачи заключается в отсутствии научно-обоснованных эколого-физиологических критериев оценки функционального состояния и отбора производителей сельди для рыбоводных целей.

Анализ результатов исследований показал, что существует тесная связь между гонадосоматическим индексом и временем захода самок сельдей в Волгу-

11=0,931Я=5,13 Vp-o.o5r2.23

Кривая, изображенная на рис. 3 отражает процесс захода в реку пронз-

водителей с различной степенью готовности к нересту. Дифференцируя дан-4у

ное уравнение — = 0 находим X/ = 17,6 суток и Х2=40,7 суток. ах

Биологический смысл этого уравнения заключен в том, что спустя 17,6 суток от начала миграции наблюдается пик захода самок с наиболее развитыми яичниками. 40,7 суток (»41 сутки) спустя гонадосоматический индекс у сельдей достигает своего минимума.

Рис. 3. Динамика гонадосоматического индекса самок сельди-черноспинки в зависимости от времени захода в реку.

В это же время в уловах велика доля покатных рыб в большей или меньшей степени выметавших свои половые продукты. Некоторое повышение гонадосоматического индекса в дальнейшем характеризует следующий этап захода зрелых самок в реку Волгу. Эти рыбы имеют чрезвычайно низкий репродуктивный потенциал. Анализируя динамику концентрации общего сывороточного белка, можно заметить, что 35 дней спустя от начала миграции уровень белка в крови возрастает. Это повышение не имеет алиментарного характера. Причина заключается в процессе обратного перераспределения белков из гонад в места депонирования или последующей энергетической и пластической реализации, наблюдающегося в результате резорбции ооцитов. Известно, что печень, является тем органом, через который проходит весь поток пластических и энергетических материалов (Романенко,1978). В этом отношении определенный интерес представляют данные по изменению гепатосоматическо-

го индекса у сельдей в различные сезоны. Оказалось, что его уровень неуклонно растет по мере увеличения периода миграции (рис. 4).

гепятхьссмаппескнД индекс. °!00

1.5 1Л 1.S 1.2 1.1 1

5 1D 15 ZB 25 3D 35 ДО период миграции, сутки

Рис. 4. Динамика гепатосоматического индекса в период нерестовой миграции сельди-черноспинки

Такое повышение гепатосоматического индекса у самок сельдей по мере увеличения срока нерестовой миграции свидетельствует о высокой синтетической активности печени в период созревания, нереста, а затем последующей резорбции части ооцитов. Последняя происходит на фоне повышенных температур воды, что обуславливает чрезвычайно напряженную работу компенсаторных систем.

Продолжая характеризовать фгоиолого-биохимический статус мигрирующих сельдей следует особо остановиться на динамике концентрации гемоглобина в сыворотке крови. Известно, что в условиях стресса в крови рыб присутствуют значительные количества катехоламинов, которые в свою очередь, вызывают набухание и разрушение эритроцитов, (Kawaimira, Koeriama 1983; Ling, Wells , 1985)

Связь концентрации свободного гемоглобина в сыворотке крови самок сельди-черноспинки со сроками захода в Волгу на нерест тесная (т)=0,986 ts,=l 1,51).

X максимальное равно 16,8 суток, т.е. спустя 17 суток с начала миграции отмечено самое высокое содержание гемоглобина в сыворотке крови рыб (рис. 5).

*

...... *

пепяоо митлатт. супсм

Рис. 5. Концентрация гемоглобина в сыворотке крови сельдей в различные сроки анадромной миграции.

Примерно в этот же период наблюдается повышение относительного содержания у-глобуминов. у-глобулины несут важные защитные функции в организме, являясь антителами к различным антигенам (Лукьяненко, 1971; Купер,1980; Пашш.1983).

По данным Л.Е.Панина (1983) в условиях стресса усиливаются катаба-лические процессы, увеличивается содержание белков с аутогенными свойствами, что приводит к немедленной реакции со стороны иммунной системы.

Этим следует объяснить повышение удельного веса у-глобулинов в общей белковом спектре сыворотки крови. Описанные выше изменения носят фазовый характер и являются частью общего адаптационного синдрома (по Г. Селье, 1960). В этот период под влиянием чрезвычайного раздражителя экзогенной и эндогенной природы прежде всего увеличивается продукция катехо-ламинов. Наряду с центральной нервной системой, последние играют роль пускового механизма стресса. Катехоламины способствуют образованию в органах и тканях активных веществ гемолитического действия, которые повреждают надмолекулярные структуры биологических мембран. В результате в крови рыб резко повышается концентрация сывороточного гемоглобина. По нашим наблюдениям, в период развитой фазы тревоги устойчивость сельдей к хэндлингу снижается почти в 10 раз.

3.5. Полоспецифичные белки крови рыб. Анализ физиолого-биохимических особенностей самок белорыбицы и севрюги, рыб с различной экологией нереста и достаточно удаленных друг от друга филогенетически, выявил у них общую закономерность - тесную зависимость фертильности от уровней полоспецифичных белков. Ряд исследователей пришли к выводу о принадлежности части этих белков к липопротендам (Vanstone, Chimg-Wai Но, 1961; Кирсипуу, 1977; Кычанов, 1981). По некоторым химическим свойствам они сходны с вителлогенинами рыб и амфибий (Нага et al., 1980; Chen, 1983). Повышенная концентрация вителлогенинов в крови созревших рыб с хорошими рыбоводными показателями обуславливается их участием в образовании овариальной жидкости. На примере отдельных групп заводских самок белорыбицы обнаружена тесная обратная достоверная связь (г) =0.976; ts,=6.4) между концентрацией сывороточных p-липопротеидов и относительным содержание (%) производителей, у которых икру удалось отцедить с трудом из-за недостаточного количества овариальной жидкости. По данным F.Fredrich (1984) она при добавлении в воду, даже в небольших количествах, сильно повышает оплодотворяемое» икры у нормально созревших самок.

3.6. Перспективные методы опенки функционального состояния производителей ценны! видов рыб в полевых •условиям. Эффективным тестом при оценке репродуктивного потенциала самок белорыбицы является КСБ. Для ее определения нами модифицирован традиционный и разработан оригинальный способ:

1. Микрометод (Кычанов, Герфанова, 1981);

2. Фотоколориметрический способ (Гераскин, Кычанов, 1996).

Первый метод базируется на модификации традиционного, в основе которого лежит коагуляционная лента Вельтмана и предполагает использование вместо обычных химических пробирок откалиброванных пробирок Вас-сермана. Это позволяет сократить время постановки опыта, количество испытуемой сыворотки крови и химических реактивов.

Второй основан на фотоколориметрической регистрации мелкодисперсной взвеси коагулировавших белков в 0,04% растворе хлористого кальция.

Для тестирования рыбоводного качества самок севрюги апробирован

способ регистрации сывороточных Р-липопротеидов по Бурштейпу (Кычанов, Попов, 1974) и разработан рефрактометрический метод (Кычанов, Артемьев, 1981). Последний основан на различной особенности сыворотки крови преломлять свет в 0,56% растворе хлористого кальция до и после прибавления 1% раствора гепарина.

4. Стандартизация молоди рыб в условиях заводского воспроизводства. Пастбищная ахвакультура является одним из основных направлений в современном заводском воспроизводстве. В Российской Федерации, например, в бассейне Каспийского моря, благодаря соответствующим природным условиям и сложившимся традициям, она играет ведущую роль. Это позволяет повысить объем рационального использования ценных рыб, сохранить на оптимальном уровне численность отдельных эндемичных видов, запасы которых претерпевают глубокую депрессию под воздействием антропогенного пресса. К таким видам, в первую очередь, относится белорыбица, численность которой с момента зарегулирования реки Волги полностью поддерживается за счет заводского воспроизводства (Летичевский, 1963; 1983; Кычанов, 1989). По этой причине белорыбица рассматривается нами как идеальная модель, позволяющая оценить правильность избранного генерального подхода в разработке заводского стандарта молоди проходных и полупроходных видов рыб Волго-Каспийского региона. Он предполагает существование у молоди белорыбицы, осетра н судака различного по степени проявления (в зависимости от видовой принадлежности) синдрома покатиой миграции - совокупности фюиолого-биохимнческих признаков, свидетельствующих о становлении комплекса адаптивных и прездштгшшых изменений. Адаптивные изменения повышают вероятность выживания покатников в речной период миграции, а преадаптив-пыг - с ранша! морской. Учитывая это обстоятельство, нами предлагается комплексный подход к определению критических точек формирования и угасания синдрома покатиой миграции в период прудового подращивания у белорыбицы, осстра н судака - рыб, не обладающих морфологическими признаками его проявления. Он базируется на «вменении физиологического статуса молоди во времени, регрессионном и дифференциальном анализах, статистическом обосновании наиболее перспективной для целяй заводского воспроизводства морфо-юзрастаой коалиции «пясалшков».

4.1. Молодь белорыбицы: Физиологическая сформнрованность, стандартизация. Известно, что одним из лимитирующих факторов внешней среды, от которых в большей степени зависит судьба покатной молоди многих видов рыб, является варьирующая соленость водоемов. Это обстоятельство обусловливает справедливый интерес многих исследователей к проблеме формирования солеустойчивости у покатников заводской генерации. Одним из распространенных методов ее изучения является определение уровня жизнестойкости молоди в стрессирующих условиях повышенной солености (Лукьяненко, Касимов, Кокоза, 1984). Анализ результатов исследований позволил обнаружить у мальков белорыбицы феномен повышения выживаемости (Р<0.01) в аквариумах с солоноватой водой (Кычанов, Леонтьев, 1981) (табл. 3).

Количество погибшей молоди белорыбицы за 24 часа содержания в воде различной солености

Таблица 3.

Место опьгта Кол-во нсет. прудов Возраст (сутки) Масса (г) Соленость

пресная вога 4 б 8 13

КОРЗ АОРЗ ВЭРЗ 9 25-46 0.6-3.0 27.Ш.6 4.1 ±2.8 0.3±0.3 0.37±0.37 5±3

Средний отход

Более того, после резкого повышения солености во всех аквариумах до 20°/«, (уровня, с которым белорыбица в природе не встречается), мальки массой 1.0 грамм н в возрасте 34 суток, агаслимпрованные в течении 48 чгсов в воде с содержанием солей от 6 до 13 успешно адаптировались к высокой минерализации среды (табл. 4).

Т,-.5ллца 4

Количество погибшей аккллмяровавной молоди (%) за 24 часа пребы-

вания в воде соленостью 20 °/с

Характеристика молоди Процент гибели молоди при разных режимах аккламации (48 часов) в %

Возраст сутки Масса, г ЛСК Пресная года соленость 6 'оо соленость 13%,

25 1.0 4.7 12 0 23

34 1.0 4.2 16 0 8.0

36 3.0 2.2 80 10.0 54.0

38 1.4 3.7 50 20.0 11.0

46 1.4 3.6 109.0 21.0 33.0

Через 72 часа от начала воздействия солевого стрессора у них наблюдалась ярко выраженная оборонительная реакция.

Это явление свидетельствует о том, что 34—дневная молодь белорыбицы массой 1.0 г, подрощенная в пресноводных прудах, способна переходить на морской тип осморегуляции.

Математический анализ выживаемости прудовой молод и белорыбицы в соленой воде (20 7Ю) выявил ее тесную связь с ЛСК (рис. 6). Уравнение регрессии имеет вид:

У=-555.35 + 571Х- 155.76Х2 +12.67Х3;

11 = 0.88; «я = 3.16; = 2.31

„

вторая производная = 0 позволяет определить Х} (X критическое) = 4.10

(отход=40.7%)—точку перегиба. Значение этой точки указывает на границу оптимального уровня онтогенетически обусловленных адаптационных изменений и сигналюирует о начале депрессии функционального состояния рыб.

кошчеидо вогабшеИ молоди, %

ЛСК

Рис. 6. Динамика солеустойчивости молоди белорыбицы. По оси абсцисс — количество погибшей молоди (%), спустя 24 часа после перевода ее в воду соленостью 207«,.

По нашему мнению, определение координат критической точки — точки перегиба на кривой, характеризующей динамику того или иного показателя, открывает возможность прогнозировать состояние организма в конкретное время, в конкретной экологической ситуации и, как следствие, уменьшить не-

гативные последствия, обусловленные стрессорными факторами экзо— и эндогенной природы.

Нами проведено исследование фракционной структуры гемоглобина крови молоди белорыбицы разного возраста, содержащихся в пресной и солоноватой воде. Гемоглобин крови 31—дневной молоди белорыбицы (группа Г) при электрофорезе в ПАТ делится на 10 компонентов. Медленно движущая фракция (МДФ) представлена двумя компонентами с содержанием белка до 38%, умеренно движущая фракция (УДФ) — семью компонентами ( содержание белка — 50%) и быстродвижущаяся фракция (БДФ) представлена одним компонентом (содержание белка— 11%). У 40—суточной молоди (группа П) наблюдается увеличение числа компонентов БДФ до четырех с общим содержанием белка 28%. У этой группы молоди заметно снижается относительное содержание белка в двух фракциях МДФ (Р<0.05).

Можно заключить, что с возрастом происходит «запрограммировашгое» формирование фракционной структуры гемоглобина крови взрослого типа, независимо от того, в пресной или соленой воде находилась молодь.

В возрасте 95 суток у молоди белорыбицы (группа Ш) число компонентов в зоне БДФ увеличивается до пяти, хотя общее содержание белка в БДФ остается на прежнем уровне. Характерной особенностью фракционной структуры гемоглобина этой группы молоди является дальнейшее снижение белка в МДФ и отсутствие компонента с подвижностью 0.11-0.12. Отсутствие одного из компонентов МДФ у 95—суточной молоди белорыбицы, на наш взгляд, является одним из симптомов потери рыбами преадаптационных признаков.

Данная точка зрения была подтверждена при проведении специального опыта. Часть 95—дневной молоди белорыбицы (IV группа) была помещена в 150—литровую ванну с раствором Рингера 6°/„о- После 10—дневного выдерживания (без кормления) анализ фракционной структуры гемоглобинов показал, что у этой группы молоди белорыбицы вновь обнаружен электрофорети-ческий компонент с подвижностью 0.12. Интересно отметить, что у молоди, содержавшейся в соленой воде, на фоне повышения уровня БДФ до 39% произошло снижение общего содержания белка в МДФ до 9.5%.

Следовательно, отсутствие диск—электрофоретического компонента МДФ гемоглобина с подвижностью 0.11—0.12 у молоди белорыбицы, дли-

тельный период подращивающейся в прудах, можно рассматривать как проявление процесса угасания готовности мальков к катадромной миграции.

Статистическое обоснование стандарта. Статистическое обоснование физиолого-биохимического н рыбоводного стандарта заводской молоди белорыбицы в первую очередь базируется на результатах решения уравнений регрессии, которые характеризуют тесную связь того или иного физиологического показателя с ЛСК (возрастом).

Активность АХЭ=ф1СК); концентрация 8Н-грушг=ДЛСК); гибель молоди в аквариумах с пресной водой (контроль) =((ЛСК); гибель молоди в аквариумах с водой соленостью 20°/оо=ЦЛСК); гибель молоди в аквариумах с водой соленостью 20%о, после предварительной 48 часовой акклимации в соло-новотой воде (6°/м) =1(ЛСК); устойчивость к гипоксии={(ЛСК); относительный уровень фракции №1 супернатанта мыпщ=Двозраста); уровень фракции №3 супернаташа мышц=Двозраста); уровень фракции №5 супернатанта мышц=1(возраста).

Решение уравнений позволяет определить интервал ЛСК (возраста), наиболее благоприятный с точки зрения физиологической сформированное™ покатников. Он заключен между X (ЛСК, возраст)оптимальным и X, характеризующим точку перегиба: критическую точку, в которой физиологические показатели отражают закономерные изменения эврибионтности молоди, сигнализирующие о начале угасания симптомов покатной миграции.

Для теоретического обоснования стандарта прудовой молоди белорыбицы использовали только значения ЛСК (возраста), заключенные в центре интервала, ограниченного координатами: X оптимальное — X критическое.

Математически рассчитанный экстерьерно-возрастно-массовый стандарт заводской молоди белорыбицы составляет: ЛСК - 4.54 ± 0,29 (М ± Ьп; р=0.95);

возраст - 30,09 ± 1Д суток; масса - 1.1 ±0,1 грамм.

Математический анализ опыта воспроизводства белорыбицы.

В процессе анализа мы оперировали данными исследовательской и производственной деятельности сотрудников КаспНИРХа и Севкаспрыбвода с начала 50-х годов. Контроль результатов, полученных в 60-е — 80-е годы, проводится и в настоящее время. Анализ материалов производственной дея-

тельности ОРЗ Севкаспрыбвода (1966 — 1978 гг.) позволил обнаружить варьирование среднесезонной массы выпускаемой в Волгу (Каспийское море) молоди белорыбицы от 0.82 до 2.52 грамм. Это обстоятельство обусловило поиск математической зависимости между массой покатников и относительным уровнем захода их в реку в качестве производителей. Принимая во внимание данные исследований МАЛетичевского (1983),- В-П.Иванова, А.И.Кряжева, Д.А. Шабановой (1989), можно с большой долей уверенности отнести к модальным возрастным группам не только 7-ми летних, но и 8-ми летних рыб. На базе этого тезиса была разработана формула определения относительного выхода половозрелых рыб в зависимости от количества выпущенной молоди.

Она имеет вид:

К =

Nr1)

♦100

где: К — относительный выход половозрелых рыб от количества выпускаемой молоди.

□I — число нерестовой популяции через 7 лет от выпуска молоди. П2 — число нерестовой популяции через 8 лет от выпуска молоди, пз — количество выпущенной молоди 7 лет тому назад. Материалы по данной проблеме приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Количество подрощенных до различной массы покатников белорыбицы, чис-

Год вы- Средняя

пуска мо- масса

лоди в молоди пь П2 nj К

водоем (Г) тыс. шт. тыс.шт. тыс.шт.

1966 1.20 4.9 8.0 547 2.34

1969 0.82 21.5 113 2829 1.17

1970 1.90 11.5 14.0 3999 0.64

1971 1.84 14.0 10.3 5700 0.43

1972 1.57 10.3 10.0 747 2.73

1976 1.60 30.2 22.1 8582 0.61

1977 2.10 22.06 22.04 7700 0.57

1978 2.52 22.0 21.0 8240 0.52

Основываясь на сходстве средних масс покатников, усредняем данные (1970 и 1971; 1972 и 1976 гг.). Таблица для дальнейшего математического анализа приобретает следующий вид:

X (масса молоди, г) У(К)

0,82 1.17

1.2 2,34

1.59 1,67

1,87 0,54

2,10 0,57

2,52 0,52

Зависимость выхода производителей белорыбицы (К) от средней массы выпущенной заводской молоди оказалась довольно тесной:

11 = 0.956;^ = 6.52

Уравнение регрессии имеет вид:

У = -7.6897 + 19.7060Х - 12.5912Х2+ 2.405 IX3 ¿у

Дифференцируя — = 0, получаем: ах

Х,= 1.19г(К = 2.75); Х2 = 2.31 г(К = 0.29)

Очевидно, что от молоди белорыбицы, выпущенной в естественный водоем со средней массой 1.19 г, следует ожидать максимальный промысловый возврат.

4.2. Молодь русского осетра: аспекты стандартизации. Анализ четырех экстерьерных группмолоди осетра (ЛСК=1,8; ЛСК=2,5; ЛСК=3,8; ЛСК=5,2) дал возможность вьщелить Ш-ю группу молоди по достоверно более высокому гепатосомагтическому индексу и более высокой активности АХЭ мышечных вытяжек (табл.6). У естественной генерации молоди осетра абсолютный вес печени выше в сравнении с одноразмерной заводской молодью. По данным В.СЛагуновой (1973) естественная молодь отличается от прудовой и более высоким уровнем обмена. Увеличение тепатосоматического индекса у III группы молоди осетра, по всей видимости, связан с активизацией обменных процессов.

Повышенную активность АХЭ у Ш группы осетра можно рассматривать как признак высокой лабильности нейро-мышечных процессов, отражающую повышенную адаптационную способность в экстремальных ситуациях.

Таблица б.

Морфометричсские и физиологические параметры заводской молоди осетра __

Параметры I П Ш IV I- -П I— Ш I— IV

п=25 а-25 п=25 п=20 1>ЫЧ 1»ыч ^табл ^выч 1табл

Масса, г б,9±0,5 4,0±0,1 2,3±0,1 1,4±0,04 5,62 2,02 8,84 2,02 10,55 2,06

Длина, см 11,9±0,4 10,0±0,1 8,4±0,1 7,2±0,1 5,46 2,02 9,46 2,02 13,32 2,06

ЛСК 1,8±0,1 2,5±0,03 3,8±0,1 5,2±0,1 10,33 2,02 20,41 2,02 29,34 2,06

Упитанность по Фультону 0,41±0,01 0,41 ±0,01 0,38±0,01 0,38±0,01 0,08 2,02 1,68 2,02 1.73 2,06

Упитанность по Кларк 0,34±0,02 0,32±0,01 0,31 ±0,01 0,31±0,01 1,16 2,02 1,86 2,02 1,84 2,06

Гепатосоматический индекс 2,5±0,2 2,8±0,2 3,7±0,2 2,Н0,1 1,32 2,02 4,16 2,02 1,87 2,06

Общий белок, г% 1,6±0,1 1,5±0,1 1,5±0,1 1,1±0,1 0,97 2,11 1,44 2,16 4,57 2,23

Активность сывороточной ХЭ 0,25±0,03 0,23±0,04 0,18±0,02 0,12±0,01 0,45 2,11 1,79 2,10 3,89 2,20

Относительная активность АХЭ 0,8±0,10 1,10±0,10 1,5±0,20 0,70±0,10 1,97 2,20 4,35 2,18 1,13 2,23

При теоретическом обосновании рыбоводного стандарта заводской молоди русского осетра использовали значения JICK, возраста, массы в оптимальных и критических точках динамики физиологических параметров:

активность АХЭ=ДЛСК); активность ХЭ=ДЛСК); концентрация общего сывороточного белка=А[ЛСК); относительная активность АХЭ=ЦЛСК); гепатосоматический нндекс=£(ЛСК); солеустойчивость=А[возраста); гипокси-ческая резистенгность=Я[ЛСК); терморезистентность=Й[массы).

Математически рассчитанный экстерьерно—возрастно—массовый стандарт заводской (прудовой) молоди русского осетра составляет: ЛСК—3,69±0,41; возраст—58,04±3,06 суток; масса—2,90±0,24 г.

4.3. Молодь судака: физиологическая гетерогенность и обоснование рыбоводного стандарта Для обоснования стандарта заводской молоди судака использовали значения возраста и ЛСК: активность АХЭ=ф1СК); концентрация SH-групп^возраста); содержание влаги в теле маль-K0B=f(B03pacTa); фракция Х»3 супернатанта мышцН(возраста); фракция №4 супернатанта мышц=Двозраста); фракция №6 супернатанта мышц=Двозраста); коэффициент вариации массы тела=Щвозраста.

Математически рассчитанный экстерьерно-возрастио-массовый стандарт заводской молоди судака составляет:

ЛСК - 5.13±0,41; возраст - 3&±2,7 суток; масса-769±0,104 мг. 5. Реакция молоди рыб на экстремальные воздействия 5.1. Влияние транспортировки на физиологический статус молоди осетровых и белорыбицы Известно, что сама по себе транспортировка, является стрессирующим фактором (Wedemeyer, 1976; Aldrin et al., 1979; Speker, Schreck, 1980, 1982; Jaipuryar et al., 1981; Carmichael et al., 1983; Sovivo, Vir-tanen 1984; Aldrin, 1985; Кычанов и др., 1986; Spumy et al., 1987; Виноградов, Клерман, 1987 и др.). Глубина его воздействия на организм рыб во многом определяется длительностью транспортировки и экологической ситуацией водоема (Земков, Теплый, 1983).

Исследования в этом направлении были связаны с тестированием через равные интервалы времени функционального состояния заводской молоди на протяжении всей транспортировочной трассы, начиная с эрлифтной установки ОРЗ и заканчивая солоноватоводными участками моря. Объектами исследова-

ния были выбраны из осетровых: род Acipenser - севрюга, A. stellatus (Pall.); род Huso - белуга, Н. huso (L.); из лососевых род Stenodus (белорыбица, Stenodus leucichthys G.)- Динамика уровня активности ацетилхолинэстеразы у молоди белорыбицы в течение транспортировки ее с АОРЗ в район острова Малая Жемчужная характеризуется S-образной кривой (рис. 7).

уровень активности АХЭ, сл.

длительность транспортировки, часы

Рис. 7. Динамика активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в водных мышечных вытяжках молоди белорыбицы в период транспортировки ее на нагул Через три часа после начала транспортировки уровень тканевой ацетилхолинэстеразы снизился у белорыбицы почти в три раза, ярко отражая негативные последствия стресса (реакция тревоги). Затеи через пять часов величина этого показателя достигла оптимального значения и не испытывала фатальных изменений до момента выпуска молоди. Тенденция колебания уровня этого параметра в фазе резистентности закономерна. По С. И. Степановой (1986) есть все основания говорить об общебиологпческом законе адаптационного процесса, согласно которому этот процесс в любой его фазе (тревоги, резистентности, истощения) протекает в колебательном режиме, т. е. волнообразно.

Содержание сульфгядрнпьных групп в мышечном супернатанте снижается на протяжении шести часов, а затем постепенно возрастает, достигая ис-

ходного уровня к концу транспортировки. Анализ полученных данных позволяет заметить явное изменение физиолого-биохимического интерьера у молоди белорыбицы в течение первых 3-6 часов транспортировки. Причем, характер ее реакции по исследованным параметрам имеет свои закономерные особенности. Наибольшую амплитуду имеет динамика активности тканевой аце-тилхолинэстеразы. Повышение содержания сульфгидрильных трупп в крови молоди белорыбицы и снижении их концентрации в мышечном супернатанте отражают первую фазу реакции рыб на неспецифическое воздействие. Восстановление уровней активности адетилхояинэстеразы и концентрации сульф-гидр ильных групп до первоначального уровня через 8-10 часов после начала транспортировки свидетельствует о наступлении фазы резистентности и является следствием влияния на организм мальков постепенно нарастающего градиента солености.

Характер изменения активности ацетилхолинэстеразы и концентрации БН-групп в мышечном супернатаэте молоди белуги, севрюги в период транспортировки во многом напоминает динамику этих показателей у белорыбицы. У всех тестируемых видов имеются сходные черты реагирования: резкое снижение величины показателей в течении первых 3-10 часов. Дальнейшее улучшение функционального состояния молоди в значительной степени связано с развитием фазы резистентности в стимулирующим обменные процессы воздействием солоноватой (~6%о) воды. Видовые различия проявляются в амплитуде показателей и времени наступления фазы резистентности.

Адаптационная пластичность молоди веслоноса в условия! солевого н кпаудинг стресса. Молодь веслоноса всех исследованных возрастио-весовых групп успешно адаптировалась к солоноватой воде (5 °/оо)- При этоь: она отчетливо проявляла пшеросматический тип осморегуляции, что согласуется с результатами исследований В.В. Лукьяненко (1989).Он показал у веслоноса наличие пресноводного характера фракционной структуры гемоглобинов. Транспортировка и содержание молоди веслоноса в замкнутых аэрируемых емкостях с пресной и солоноватой водой не целесообразны при плотности посадки более 6 г/л. Высокая эффективность работы механизмов осморегуляции у молоди веслоноса в условиях солености 6,5 °/оо и в тоже время их напряжение при солености 12 делают этот вид осетрообразных привлекательным

для товарной марикультуры солоноватых лагун, ильменей и для пастбищной аквакультуры в районе Северного Каспия. При этом есть основания надеяться на то, что веслонос, в силу своей пресноводности, не будет мигрировать в Средний и Южный Каспий - в сторону значительного повышения градиента солености.

Заключение

Комплексное изучение физиолого-биохимического статуса производителей проходных видов рыб в естественных и заводских условиях позволило выявить существование зависимости фертильностн самок от уровня в крови полоспецифичной фракции. В ее состав входят вителлогенины, несущие важную функциональную нагрузку не только в период накопления желтка в ооци-тах (вителлогенеза), но и непосредственно перед нерестом, во многом обусловливая потенцию к оплодотворению полученной искусственным способом икры.

Иммунохимическое обнаружение в крови самок белорыбицы за 9 месяцев до нерестового состояния пол »специфичных белков позволило разработать высокоэффективный прижизненный способ дифференциации пола у производителей, заготавливаемых для целей рыбоводства.

Инициирует интенсивность синтеза печенью вителлогенов стероидные гормоны и, в частности, 17-Р эстрадиол. Предшественником эстрадиола является холестерин. В крови нерестящихся самок белорыбицы наблюдается всплеск его относительного и абсолютного содержания. В это же время отмечено повышение уровня сывороточных ^-глобулинов, в состав которых входят белки половой фракции.

Ведущим фактором в сложных пред— и нерестовых изменениях фи-зиолого-биохимического статуса белорыбицы является естественное снижение температуры воды до уровня биологического оптимума (6-4°С), стимулирующего переход рыб в текучее (нерестовое) состояние. Оно характеризуется не только биохимическими сдвигами в организме самок, но и более интенсивным процессом лимфопоэза в сравнении с эршрошшом (Хохлоъа, Кычанов, 1974, 1975).

У рыб с невысоким уровнем оплодотворения икры прослеживается процесс структурно-метаболической деградации ооцитов в результате «передержки» при повышенной температуре воды. Этому во многом способствует опаздывание почти на месяц по сравнению с верховьями Уфы и Белой сроков нереста рыб в условиях теплой и продолжительной осени Нижнего Поволжья. В отдельные годы ситуация особо осложняется из-за негативного демпферного воздействия на экосистему нижнего бьефа Волгоградского гидроузла, повышенных осенних сбросов теплых вод из водохранилища.

Высокий уровень вителлогеиинов в крови созревших самок севрюги с высокой фертильностью обусловлено не только экологическими факторами (повышением термического фона водной среды до нерестового оптимума ~ 15°С), но, и, в большей степени, гипофизарной инъекцией. Гонадотропины суспензии гипофиза, введенные рыбам внутримышечно, через синтез эстра-диола «запускают» выработку печенью вителлогеиинов. Биологическая роль этой группы белков в период нереста у таксономически и экологически достаточно удаленных друг от друга видов (белорыбицы и севрюги) заключается, по нашему мнению, в интенсивном образовании овариальной жидкости, которая стимулирует процесс оплодотворения нормально созревшей икры.

Для тестирования потенциальной фертильносгн белорыбицы разработан фотоколориметрический способ определения КСБ, для севрюги - турби-диметрическнй и рефрактометрический методы оценки уровня сывороточных липопротеидов. Указанные методические приемы способствуют быстрой косвенной оценке сывороточных вителлогеиинов.

Для характеристики функционального состояния естественной северокаспийской популяции севрюги предлагается двойное тестирование. С одной стороны, самок для целей заводского воспроизводства необходимо отбирать по экстерьерному признаку (ЛСК), с другой - жестко контролировать по уровню сывороточных Р-липопротеидов, определенных прижизненно путем пункции хвостовой вены.

Поддержание биоразнообразия видов ихтиофауны при современном сильном антропогенном прессе на экосистему Каспийского моря необходимо их интенсивное заводское воспроизводство. Оно возможно лишь на базе изучения особенностей биологии и физиологического состояния производителей

на важных этапах жизненного цикла. В этой связи модельным объектом является сельдь-черноспинка. Попытки разработать биотехнологию ее заводского воспроизводства в прошлом не увенчались успехом. Оказалось, что в различные периоды нерестового хода реакция производителей на воздействие факторов внешней среды различна. Особенно остро реагирует на них зашедшие из солоноватой воды в пресную особи с наиболее развитыми половыми железами. Об этом можно судить по снижению общей резистентности организма и «всплеску» в крови концентрации общего белка, внеэритроцитарного гемоглобина и у-глобулннов. Естественно, что эта часть нерестовой популяции не может быть использована в качестве производителей для искусственного воспроизводства. Наиболее подходят для данной цели рыбы, зашедшие в Волгу на нерест спустя 10 дней после начала анадромной миграции (в этот период температура воды колеблется около 12-13 °С). Они отличаются высокой устойчивостью к хэндлингу и низкой концентрацией гемоглобина в сыворотке.

Проблема рыбоводного стандарта является краеугольной не только для классически проходных видов с явно выраженной смолтификацией - морфологическими изменениями в связи с трансформацией пресноводного образа жизни на морской, но особенно для рыб, не обладающих внешними проявлениями физиологической готовности к покатной миграции.

Используя в качестве тест-объекта заводского воспроизводства прудовую молодь белорыбицы, вида с генетически запрограммированным высоким уровнем солеустойчивости, был разработан единый комплексный подход в решении проблемы стандартизации продукции рыбоводных заводов. Он базируется на существовании у проходных и полупроходных рыб синдрома ката-дромной миграции. Этот синдром свидетельствует о возникновении на определенных этапах прудового подращивания комплекса пре— и адаптивных изменений, обеспечивающих выживание молоди в естественных условиях.

Математическое моделирование динамики физиолого-биохимических параметров на ранних этапах онтогенеза позволяет рассчитать границы возникновения и угасания синдрома покатной миграции, очертить временные параметры «миграционного окна». Выход за его пределы отрицательно сказывается не только на функциональном статусе покатников, приобретающих черты туво^ных рыб, но и на коэффициенте промыслового возврата.

Заводское воспроизводство ценных видов рыб, ведущееся по типу интенсивной аквакультуры, связано с воздействием на их организм стресс-факторов различной природы. Особенно остро эта проблема ощущается при операциях по пересадке и транспортировке молоди с рыбоводных предприятий на нагул в естественные водоемы. В этот период хэндпинг и краудинг стрессы способны снизить потенцию мальков сохранять гомеостаз и даже купировать уровень их выживания, приводя к серьезным производственным потерям. В этой связи, исследования, посвященные динамике различных физио-лого-бнохимических параметров в период жесткого стрессирующего воздействия (транспортировка в живорыбных емкостях при повышенных плотностях посадки рыб в игтуках на единицу объема воды), математическое моделирование изменений функционального статуса дают возможность понять характер реакции молоди, оценить уровень ее адаптационных возможностей, рекомендовать профилактические меры по снижению негативных последствий стресса. Комплексный подход в решении поставленных задач, базирующийся на изучении функционального состояния производителей и молоди, математическое моделирование физиологических процессов, позволил разработать фи-зиолого-биохимические принципы управления заводским воспроизводством ценных видов Ватто-Каспийского региона, совершенствования важных звеньев биотехнологнческого процесса.

Основные выводы

1. На основе тестирования функционального состояния осенне-нерсстящихся (белорыбицы) и весенне-нересгящих (севрюги) видов рыб разработана система индикаторов их потенциального рыбоводного качества. Для белорыбицы наиболее эффективным индикатором является величина коллои-доустойчивости сывороточных белков, для севрюги - концентрация липогтротеидов в крови. Уровень этих показателей отражают зависимость оп-лодотворяемости овулировавших яйцеклеток от содержания в сыворотке крови самок полоспецифичных белков.

2. Лимитирующим фактором при созревании производителей белорыбицы в заводских условиях и в предплотинной зоне Волгоградской ГЭС является температура водной среды. «Передержка» самок в предовуляционном состоянии при повышенной температуре приводит к структурно-

метаболической деградации гоиад. Этот процесс проявляется в снижении относительного содержания холестерина и повышении величины коллоидо-устойчивости сывороточных белков, коррелирующих с низкой фертильностью рыб.

3. В результате биологического тестирования самок севрюги естественной нерестовой популяции, используемых в целях заводского воспроизводства, обнаружена тесная связь линейно-соматического критерия с уровнем их фертильности. Уровень фертипыюстн обусловлен степенью зрелости половых продуктов мигрирующих на нерест рыб.

4. Определен подход к разработке биотехники заводского воспроизводства «тяжелых» объектов пастбищной аквакультуры на примере сельди-черноспинки. Он предполагает анализ функционального состояния производителей в различные периоды анадроыкой миграции и разработку эффективных индикаторов их потенциального рыбоводного качества. Для целей воспроизводства рекомендуется использовать рыб с низким содержанием гемоглобина в сыворотке крови. Они проявляют наибольшую устойчивость к неадекватным воздействиям экзогенной природы.

5. При тестировании адаптационной пластичности заводской молоди проходных и туводиых рыб, различных по филогенетической иерархии, предложен единый комплексный подход в решении проблемы стандартизации рыбоводной продукции в условиях пастбищной аквакулыуры. Он базируется на математическом моделировании динамики физиолого-биохимических показателей в раннем онтогенезе молодя. Дифференциальный анализ полученных уравнений, их графическая интерпретация с достаточной достоверностью позволили определить координаты оптимального уровня онтогенетически обусловленных преадалтивных и адаптивных изменений, обеспечивающих повышение выживания молоди в естественных условиях.

6. Вычисление границ возникновения и угасания синдрома покатной миграции (физиологического предвидения изменений окружающей среды), позволяет определить временные параметры "миграционного окна". Выход за его пределы отрицательно сказывается не только на функциональном статусе покатников, приобретающих черты туводиых рыб, но и на коэффициенте промыслового возврата.

7. Для рыбоводных заводов Астраханской области статистически рассчитан стандарт заводской молоди, он составляет при М ± Нп (р=0.95):

для белорыбицы:

ЛСК= 4.54±0.029; возраст= 30.9±1.2 (суток); масса= 1.11±0Л ( грамм)

для осетра:

ЛСК= 3.69±0.41; возраст = 58.04±3.16(суток); масса= 2.9±0.24(грамм)

для судака:

ЛСК= 5.13=10.41; возраст = 38,3±2,7 суток; масса= 0.76940.104 (грамм)

8. Разработан и внедрен в производственную практику метод снижения негативных последствий стресса на этапе транспортировки заводской молоди рыб. Теоретической базой разработки явились закономерные изменения фи-зиолого-биохимических параметров у проходных видов рыб (белорыбицы, осетровых, веслоноса) под воздействием хендлинт и краудннг стресса. Эти изменения зависят от силы и продолжительности действия стресс-факторов, видовой принадлежности рыб и являются частью общего адаптационного синдрома. Негативные последствия стресса в интенсивной аквакультуре на этапе транспортировки заводской молоди следует купировать ее с помощью солевых растворов барьерной солености (5-6 %) при оптимальной плотности посадки.

9. Для оценки функционального состояния производителей ценных видов рыб в полевых условиях разработаны оригинальные и модифицированы известные методы физиолого-биохимического анализа:

• микрометод определения колловдоустойчивости сывороточных белков;

• рефрактометрический метод определения р-липопротеидов:

• колориметрический способ определения коллоидоустойчивости сывороточных белков.

Минимальные сроки тестирования позволяют дать производству информацию, необходимую для контроля за рыбоводным процессом.

10. Полученные данные эколого-фнзиологическнх исследований производителей и заводской молоди рыб в рамках единого комплексного подхода, статистической обработки и математического моделирования физиологических процессов, позволили разработать физиолого-биохимнческие принципы управления заводским воспроизводством ценных видов рыб Волго-Каспийского региона.

Предложения производству

1. В заводском воспроизводстве ценных видов рыб рекомендуется широко использовать разработанную систему биологических индикаторов (коллоидоустойчивостъ сывороточных белков, концентрацию сывороточных Р-ллпопротеидов, концентрацию гемоглобина в сыворотке крови, линейно-соматический критерий), позволяющую производить их эффективный отбор и прогнозировать потенциальную фертилыюсть.

2. Для выпуска заводской молоди проходных рыб в строго детерминированные «миграционные окна» и повышения промыслового возврата рекомендуется использовать комплексный физиолого-биохимический и математический подход в определении границ возникновения и угасания синдрома по-катной миграции.

В заключение выражаю слова благодарности моему научному консультанту доктору биологических наук, профессору, заслуженному деятелю науки Российской Федерации Яковлеву А.Ф. за любезно оказанную помощь при подготовке материалов диссертации к защите. Считаю своим долгом выразить прданзтельность за постоянный интерес и помощь в работе директору Касп-НИРХ Иванову В.П., заместителям директора КаспНИРХ Власенко А.Д., Ка-тунину Д.Н., начальнику ИВЦ Пархоменко СЛ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Кычанов В. М., Попов А. В. Предварительные данные об уровне содержания я половом диморфизме бета-липопротеидов у проходных рыб. // Тез. отчетной сессии ЦНИОРХ. - Астрахань, 1974. - С. 73-74.

2. Кычанов В. М., Соколова Т. В. О сывороточных протеинах и липо-протеидах белорыбицы при созревании гонад. II Тез. отчетной сессии ЦНИОРХ. - Астрахань, 1974. - С. 74-75.

3. Кычанов В. М., Соколова Т. В. Остроухова Н. И. Некоторые гематологические показатели у производителей белорыбицы. Н Тез. отчетной сессии ЦНИОРХ. - Астрахань, 1974. - С. 75-76.

4. Хохлова Т. В., Кычанов В. М. Лейкоцитарная формула крови у проходных рыб в преднерестовый период. // Тез. отчетной сессии Центрального НИИ осетрового хозяйства. - 1974. - С. 168-169.

5. Георгобиани В. К., Кычанов В. М. О половых различиях антигенного состава сыворотки крови белорыбиц. // Известия АН Грузинской ССР. Сер. бнол. - 1975. - Т. 1. - № 5-6. - С. 499-503.

6. Хохлова Т. В., Кычанов В. М. К вопросу о лимфопоэзе и эрнтропоэзе у белорыбицы. И Тез. отчетной сессии КаспНИРХ. - 1975. - С. 75-77.

7. Кычанов В. М. О некоторых физиолого-биохимических параметрах производителей белорыбицы весенней и осенней заготовки. // Отчетная сессия КаспНИРХ по работам 1973 г.; май 1975 г. - Астрахань, 1975. - С. 71 -72.

8. Кычанов В. М., Володина Н. А. Фкзиолого-биохимнческая характеристика производителей белорыбицы в период нерестовой миграции. // В кн.: Рыбохозяйственные исследования КаспНИРХа в 1974 г. - Астрахань, 1976. - С. 144-149.

9. Кычанов В. М., Георгобиани В. К. Физиолого-биохимическая характеристика самок белорыбицы. // Экологическая физиология рыб: Тез. докл. 1П Всесоюзной конференции - Киев, 1976. - Ч. 2. - С. 125-126.

10. Кычанов В. М. Прогнозирование рыбоводного качества самок белорыбицы. // Всесоюзное промышленное объединение Каспийского бассейна. -Астрахань, 1978. - 2 с.

11. Кычанов В. М. О связи функционального состояния самок белорыбиц с рыбоводным качеством половых продуктов. // Вопросы ихтиологии. -1979. - Т. 19. - Вып. 5 (18). - С. 946-948.

12. Кычанов В. М. Самки белорыбицы после отцеживания икры. И Рыбное хозяйство. - 1980. - № 7. - С. 36.

13. Кычанов В. М. Влияние белкового обмена на оплодотворяемость икры белорыбицы. // Вопросы ихтиологии. - 1980. - Т. 20. - Вып. 2(21). - С. 362-364.

14. Кычанов В. М. Биохимические показатели крови у мигрирующих производителей белорыбицы. // Гидробиологический журн. - 1981. - Т. 17. - № 2.-С. 72-75.

15. Кычанов В. М., Артемьев А. С. Рефрактометрическое определение сывороточных липопротеидов. // Рациональные основы ведения осетрового хозяйства. Тез. докл. научно-пракг. конф. - Волгоград, 1981. - С. 133-134.

16. Кычанов В. М., Герфанова Н. А. Микрометод определения коллои-доустойчивости сывороточных белков рыб. // Рациональные основы ведения осетрового хозяйства. Тез. докл. научно-практ. конф. - Волгоград, 1981. - С. 135-136.

17. Кычанов В. М., Леонтьев С. А. Солеустончнвость и фракционная структура гемоглобина у молоди белорыбицы. // Вопросы ихтиолопш. - 1981.-Т. 21. - Вып. 6. - С. 1097-1104.

18. Кычанов В. М. О сывороточных протеннах, липо- и гликопротеидах белорыбицы в процессе созревания гонад. // Вопросы ихтиологии. - 1981. - Т. 21.-Вып. З.-С.489-497.

19. Кычанов В. М. Коллоидоустойчивость сывороточных белков рыб. // Вопросы ихтиологии. - 1984. - Т. 24. - Вып. 2. - С. 302-306.

20. Кычанов В. М., Володина Н. А. Эколого-физиологические аспекты заводского воспроизводства белорыбицы. // Гидробиологические журнал. -1985.-Т. 21.-X» 1.-С. 45-48.

21. Кычанов В. М., Шелухнн Г. К., Юган Т. В. Сульфгндрнльные группы мышечных вытяжек у молоди ценных видов проходных рыб. // Формирование запасов осетровых в условиях комплексного использования водных ресурсов: Краткие тез. научн. докл. к предстоящему Всесоюзн. соБещ. в октябре 1986 года - Астрахань, 1986.-С. 174-175.

22. Кычанов В. М., Гераскин П. П., Занозина И. А., Леонтьева Н. С. Активность мышечной ацетилхолинэстеразы (АХЭ) у молоди осетровых рыб и белорыбицы. // Формирование запасов осетровых в условиях комплексного использования водных ресурсов: Краткие тез. научн. докл. к предстоящему Зсссоюзн. совет, в октябре 1986 года - Астрахань, 1986. - С. 172-174.

23. Кычанов В. М. Полоспецифичные белки крови рыб. // Ред. гидро-биол. ж-л.: деп. в ВИНИТИ. 14.01.87. № 320 - Киев, 1587,- 18с.

24. Кычанов В. М. Белорыбица. // Каспийское море: Ихтиофауна и промысловые ресурсы. - М., Нзукз, 1989. - С. 118-121.

25. Сокольский А. Ф., Яловенко В. Н., Кычанов В. М., Степанова Т. Г. Современное состояние запасов рыб и пути их увеличения в Каспийском море. // Материалы VII съезжа гидробиологического общества РАН. - Казань, 1996. -С. 232-234.

26. Гераскин П. П., Кычанов В. М. Фоггокалориметрический способ определения коллоидной устойчивости сывороточных белков. // Рыбное хозяйство. - 1996.-Х» 2.-С. 49.

27. Васильченко О. Н., Кычанов В. М., Шабанова Д. А., Карпунина Н.В., Алтуфьев Ю. В., Валедская О. М., Сухопарова А. Д., Зубкова Л. А., Хо-рошко В. И. Функциональное состояние нерестовых популяций белорыбицы в низовьях Волги. //1 Конгресс ихтиологов России, тез. докл. - М., Изд-во ВНИ-РО, 1997. - С. 409-410.'

28. Кычанов В. М. Проблема индикации потенциальной фертильности самок севрюги. // Ученые записки А! НУ. - Астрахань, 1998. - 0,4 уч.-изд. л.

29. Кычанов В. М., Сокольский А. Ф. Адаптационная пластичность вес-лоноса в различные периоды подращивания. // Рыбное хозяйство. - 1998. (в печати).

30. Кычанов В. М. Способ искусственного воспроизводства проходных рыб. // ВНИИГПЭ, № 98100559,1998

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Кычанов, Виктор Михайлович, Астрахань

// /Х^- ¿Г /¿?<<г-

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства

Кычанов Виктор Михайлович

Разработка и использование биологических тестов для воспроизводства ценных видов

рыб

Специальность: 06.02.01. - разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных

животных

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань 1998

Оглавление

Введение 4

Глава 1. Краткое описание биологии объектов

исследования 9

Глава 2. Материал и методика исследований 22

2.1 Методическая часть 22

2.2 Характеристика материала 28

2.3 Математическая обработка результатов

исследований 29

Глава 3 Эколого-физиологические аспекты заводского

воспроизводства осенне - и весенне-нерестящихся

рыб. 30

3.1 Физиолого-биохимические показатели крови самок белорыбицы и проблема индикации потенциальной фертильности 32

3.2 Связь физиолого-биохимических параметров крови севрюги с уровнем фертильности 46

3.3 Экзо - и эндогенные факторы, влияющие на репродуктивный потенциал самок белорыбицы и

севрюги. 49

3.4 Эколого-физиологическая характеристика

анадромных мигрантов сельди-черноспинки 55

3.5 Полоспецифичные белки крови рыб 73

3.6 Перспективные методы оценки функционального состояния производителей рыб в полевых условиях 80

Глава 4. Стандартизация молоди рыб в условиях

пастбищной аквакультуры 85

4.1 Молодь белорыбицы: физиологическая

сформированность, стандартизация 87

4.1.1 Физиолого-биохимические показатели 87

4.1.2 Статистическое обоснование стандарта 110

4.1.3 Математический анализ опыта воспроизводства белорыбицы 116

4.2 Молодь русского осетра: аспекты стандартизации 121

4.2.1 Экстерьерные и физиологические показатели

различных размерных групп молоди 121

4.2.2 Физиолого-биохимические изменения у молоди

осетра в период прудового подращивания 126

4.2.3 Математическое обоснование стандарта 134

4.3 Молодь судака: физиологическая гетерогенность и обоснование рыбоводного стандарта 136

4.3.1 Физиолого-биохимические параметры заводской

молоди судака 136

4.3.2 Математическое обоснование стандарта 142 Глава 5 Реакция молоди рыб на экстремальные

воздействия 145

5.1 Влияние транспортировки на физиологический

статус молоди осетровых и белорыбицы 145

5.2 Адаптационная пластичность молоди веслоноса в

условиях солевого и краудинг стресса 160

Заключение 167

Основные выводы 172

Библиографический список использованной 176 литературы

Приложение 211

4

Введение.

Актуальность исследований. В современных экологических условиях, когда антропогенный пресс на ценных эндемичных рыб Каспийского моря достигает своего апогея, как никогда важным становится сохранение их генофонда и поддержание численности на стабильном уровне. Эта задача может быть решена интенсификацией заводского воспроизводства.

Прогрессивность и важность данного направления неоднократно подчеркивалась в публикациях последних лет (Баранникова, 1979; Баранникова, Бердичевский, 1983; Лукьяненко, Касимов, Кокоза, 1984; Шатуновский, 1984; Душкина, Карпевич, Бурцев, 1985; Никоноров, Витвицкая, 1993; Виноградов, 1993, 1994; Якубов, Попова, Иванов, Яковлев, 1996).

В этой сфере хозяйственной деятельности Российская Федерация, имеющая протяженные морские границы на внутренних и внешних водоемах, обладает гигантским потенциалом в воспроизводстве биоресурсов. Хорошим примером может служить регион Каспийского моря, населенный ценными видами рыб: осетровыми, лососевыми, сельдевыми, окуневыми и т.д. Здесь, как нигде, сконцентрирована мощная рыбоводная индустрия, преобладающим направлением которой является пастбищная аквакультура. Ежегодный выпуск в естественные водоемы заводской молоди многих видов рыб исчисляется десятками и сотнями миллионов штук.

Современная политическая ситуация на Каспии вносит свои коррективы в стратегию и тактику дальнейшего развития заводского воспроизводства. Его основной целью, наряду с поддержанием промысловых запасов, становится сохранение ценных эндемичных видов рыб, тяготеющих к Российским территориальным водам.

Тактическая задача состоит в неуклонном совершенствовании биотехнологии отрасли, которая базируется на достижениях биологической науки, в частности, экологической физиологии и биохимии рыб. Оно предполагает, в первую очередь, повышение эффективности работ с производителями: индикацией их физиологического качества с научно обоснованным отбором для

целей рыбоводства, оценкой потенциальной фертильности самок; во вторую очередь - совершенствование биотехники заводского воспроизводства проходных и полупроходных рыб, предъявляет жесткие требования к рыбоводному стандарту заводской молоди. Она должна соответствовать такой экс-терьерно-возрастно-массовой кондиции, которая позволит ей при выпуске в естественные водоемы не только реализовать этап катадромной миграции, но и успешно выжить в услових экстремального воздействия факторов окружающей среды.

Однако, многие вопросы, связанные с совершенствованием биотехники заводского воспроизводства ихтиофауны носят фрагментарный характер. В литературе отсутствуют работы, где на основе единого комплексного подхода (с использованием методической базы физиологии рыб, математического моделирования динамики физиолого-биохимических показателей) была бы целостно освещена проблема физиолого-биохимической индикации репродуктивного потенциала самок, синдрома катадромной миграции заводской молоди, ее реакции на стрессовые воздействия.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в разработке единого комплексного рыбоводно-физиолого-биохимического, математического подхода к совершенствованию биотехники и управления заводским воспроизводством экологически и филогенетически различных видов ценных рыб Волго-Каспийского региона. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести изучение физиолого-биохимических особенностей крови у рыб (белорыбица и севрюга), используемых для заводского воспроизводства.

2. Определить степень взаимосвязи отдельных физиологических показателей с фертильностью самок, выявить экзо- и эндогенные факторы, влияющие на репродуктивный потенциал.

3. Охарактеризовать функциональное состояние сельди-черноспинки на протяжении всего периода анадромной миграции, дать рекомендации по отбору производителей для целей воспроизводства.

4. Изучить особенности динамики физиолого-биохимических параметров у заводской молоди белорыбицы, осетра, судака во время прудового подращивания в условиях Нижнего Поволжья.

5. Разработать универсальный подход в стандартизации молоди рыб искусственной генерации, различной по иерархии филогенеза и экологии, базирующийся на физиологической оценке их качества и математическом анализе результатов исследований.

6. Изучить влияние антропогенного стресса на физиологический статус молоди рыб в условиях интенсивной аквакультуры и осуществить поиск способов снижения его негативного воздействия.

7. Разработать перспективные методы оценки функционального состояния производителей ценных промысловых видов рыб, позволяющие в полевых условиях дать прогноз их рыбоводного качества; оперативно корректировать производственную деятельность в конкретной ситуации.

Научная новизна. Впервые при комплексном изучении физиолого-биохимических, рыбоводных показателей разработан метод определения потенциальной фертильности весенне- и осенне нерестящихся рыб; предложены наиболее достоверные и удобные алгоритмы определения репродуктивного потенциала самок белорыбицы и севрюги, позволяющие корректировать производственную деятельность рыбоводных предприятий.

Определены принципиальные подходы к разработке биотехники заводского воспроизводства «тяжелых» объектов культивирования на примере сельди-черноспинки.

Впервые при разработке стандарта заводской молоди рыб, различных по филогенетической иерархии и экологии, разработан единый комплексный (рыбоводно-физиолого-биохимический и математический) подход, базирующийся на вычислении границ возникновения и угасания синдрома покатной миграции.

Разработан и внедрен в практику метод снижения негативных последствий стресса на этапе транспортировки заводской молоди с рыбоводных предприятий на нагул в Северном Каспии.

Впервые в мировой практике разработан высокоэффективный иммуно-химическпй прижизненный метод определения пола у производителей белорыбицы в начале анадромной миграции из моря в реку на нерест.

Практическая значимость. Произведено комплексное изучение физио-лого-биохимического статуса проходных рыб и предложенные производству методы оценки и отбора производителей позволяют повысить эффективность заводского воспроизводства - прогнозировать и корректировать результаты производственной деятельности.

Разработанный универсальный подход к стандартизации молоди рыб искусственной генерации дает возможность осуществить ее выпуск в естественные водоемы на нагул в генетически детерминированные временные окна, что благоприятно сказывается на относительном выходе половозрелых рыб от количества выпускаемой заводской молоди.

Изучение изменения физиолого-биохимических параметров молоди под воздействием краудинг и хендлинг стресса позволило рекомендовать профилактические меры по купированию его негативных последствий и снизить производственные потери в период транспортировочных мероприятий.

Научно-исследовательская работа выполнена в соответствии с Государственными научно-техническими программами «Разведение белорыбицы в дельте Волги», «Разработать научные основы управляемого рыбного хозяйства Каспийского моря», «Биологические основы планирования работ по искусственному воспроизводству полупроходных рыб в низовьях Волги», «Разработка научных основ повышения и определения эффективности заводского воспроизводства осетровых» и в соответствии с тематическим планом НИР лаборатории заводского воспроизводства КаспНИРХ, лаборатории заводского воспроизводства ЦНИОРХ.

1. Прогнозирование репродуктивного потенциала рыб.

2. Рыбоводное качество проходных видов рыб в преднерестовый период зависит от уровня в крови полоспецифичной фракции и степени структурно-метаболической деградации гонад.

3. При подращивании в прудовых условиях у молоди проходных видов рыб формируется синдром покатной миграции, выражающийся в становлении комплекса пре- и адаптивных изменений, трансформации физиолого-биохимического статуса, способствующих выживанию молоди в новых экологических условиях.

4. Реакция производителей сельдей-черноспинки и заводской молоди проходных видов рыб (осетровые, белорыбица, веслонос) на стрессирующие воздействия экзогенной природы характеризуется фазностью и имеет видоспецифичные особенности.

5. Методы тестирования физиологического состояния рыб в полевых условиях.

Апробация результатов исследования. Основные материалы и результаты

исследования обсуждены и одобрены на Ученых Советах КаспНИРХ, ЦНИОРХ в период 1973-1996 гг., на Всесоюзных конференциях по экологической физиологии и биохимии 1975, 1979 г.г., на Всероссийском съезде Гидробиологического общества 1986 г., на общеконсультативном совете ихтиологической комиссии Российской Федерации по осетровым, семинаре по товарному осетроводству (при Ихтиологической Комиссии) в 1998 г.

За разработку прижизненного иммунохимического метода определения пола производителей белорыбицы в заводских условиях, за активное участие в научно-исследовательских разработках по повышении эффективности искусственного воспроизводства рыб автор награжден дипломом Лауреата Всесоюзного конкурса научно-технического творчества молодежи (НТТМ-76), серебряной медалью ВДНХ СССР, Почетной Грамотой Совмина СССР.

Публикация результатов исследования. Основные результаты исследования отражены в 30 научных публикациях, в их числе заявка на изобретение «Способ искусственного воспроизводства проходных рыб» (заявка от 13.01.98 г. № 98100559 ВНИИГПЭ).

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 227 страницах машинописного текста, включая \% таблиц, 52 рисунка, приложения на 15 страницах и состоит из разделов: введение, глав результатов исследования, заключения, выводов, списка литературы, включающего 343 источник, в том числе 134 на иностранных языках.

Глава 1. Краткое описание биологии объектов исследования.

(поКычанову, 1989; Распопову, 1989; Павлову, 1989; Довгопол, 1989;

Водовской, 1989; Кирилловой, 1989).

Белорыбица (Stenodus leucichthys (Guld)) - в отличие от своего ближайшего сородича нельмы (S. leucichthys nelma Palls), обитающей в реках бассейна Северного Ледовитого океана, - типичный эндемик Каспийского моря. В Каспийский бассейн она проникла в ледниковый период (Подлесный, 1947). Белорыбицы, так же как и все представители семейства лососевых, - стенотермная рыба. Летом она предпочитает нагуливаться в слоях воды, температура которых не превышает 18°С. В это время основным местообитанием белорыбицы являются районы Среднего и Южного Каспия с глубинами от 20 до 50 м.

По характеру питания белорыбица - типичный хищник. На хищный образ жизни она переходит в раннем возрасте. В желудках 30-дневных мальков нередко находят личинок и мелкую молодь карповых. Белорыбица, нагуливающаяся в летний период у побережья Азербайджана, питается килькой и атериной, которые составляют 97 - 99% ее пищи. В осенне-зимнее время в питании рыб наибольшую роль играет молодь воблы (до 55%), судака (11,8%) и бычки (10,2%) (Подлесный, 1947). О питании белорыбицы в речной период жизни существуют противоречивые мнения. Так, по данным A.B. Подлесного (1947), в период нерестовой миграции белорыбица не прекращает питаться. Иной точки зрения придерживается М.А. Летичевский (1983), который считает, что в реке пищу заглатывают единичные экземпляры белорыбицы. В современных экологических условиях случаи питания белорыбицы зарегистрированы лишь в преднерестовый период. В 1982 г. примерно у половины производителей, отловленных осенью в нижнем бьефе Волгоградского гидроузла, в желудках находили целую или полупереваренную обыкновенную кильку. По-видимому, интенсивность питания созре-

вающих производителей зависит как от степени истощения резервных энергетических и пластических ресурсов рыб, так и от концентрации пищевых объектов. Белорыбица - проходная рыба. В осенний период она начинает мигрировать из различных районов Каспия к устью Волги, разбившись на два косяка: восточный и западный (Подлесный, 1947). В настоящее время, как и в прошлом, основная масса белорыбицы заходит в Волгу преимущественно по Главному банку (Летичевский, 1983). Две трети мигрирующих производителей проходят район дельты в осенне-зимний период, одна треть - ранней весной. Отдельные особи заходят в р. Урал. Возраст идущих на нерест рыб колеблется от 4 до 11 лет (табл. 1).

Таблица 1.

Соотношение возрастных групп в нерестовом стаде белорыбицы в 1976-1980 гг. (по Летичевскому, 1983), %

Пол Возраст

4 5 6 7 8 9 10 И

Самки — 4,89 18,56 37,96 21,66 11,68 4,24 1,01

Самцы 6,41 44,43 13,31 11,71 0,84 — —■ —

Основу нерестовой популяции формируют 6 — 8-летние самки и 5- 6-летние самцы. Причем самки составляют около 47% от общей численности нерестового стада. Плодовитость рыб, по A.B. Подлесному (1947), варьирует от 191 до 406 тыс. икринок, по М.А. Летичевскому (1983), -от 170 до 290 тыс. икринок.

До 50-х годов миграционные пути белорыбицы пролегали от устья Волги до верховьев рек Белой и Уфы. Их протяженность составляла более 3000 км. Пройдя такой путь, производители белорыбицы длительное время отстаивались на ямах. При температуре воды 6°С и ниже они выходили на мелководные галечные плесы, где происходил нерест. Сразу же после нереста производители скатывались вниз по течению реки. Моря достигала лишь часть рыб, остальные погибали от истощения. Выметанная белорыбицей ик-

ра быстро приклеивается к каменистому субстрату, набухает и становится необычно упругой. Эмбриогенез у белорыбицы длится более полугода. Выклюнувшиеся в апреле личинки имеют небольшие размеры — 10-12 мм, массу — 8 мг. Продолжительность желточного питания составляет до 5 сут, а смешанного 15 сут.

После сооружения плотины Волгоградской ГЭС нерестовая миграция белорыбицы прервалась на нижнем участке Волги. И хотя путь от взморья Каспия до предплотинной зоны ГЭС не так велик (около 500 км), все-таки он оказывает на физиолого-биохимические характеристики рыб заметное влияние: ряд параметров (содержание общего сывороточного белка, альбуминов, общих сывороточных липидов) заметно снижается. По-видимому, на уровень физиолого-биохимических показателей крови, помимо интенсивной мышечной нагрузки, влияют нестабильные гидрологические условия нижнего бь