Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние абиотических факторов волновой среды на физиолого-биохимический статус карпа в процессе зимовки

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние абиотических факторов волновой среды на физиолого-биохимический статус карпа в процессе зимовки"

itsïttss- ■■

„усти:^ innoTtra

ОТЛС«,

tmtim

АХА13ПК 11АУК yiCPAIiia ййСТШТ ПОРОЗКОЛОГИЯ

На празгх рукописи

лСШШШИ БЯАШК? ГРИГОРЬЕВИЧ

ВЯлПВЗ АБИОТйЧЗСКЛХ OAKTCF03 ЕОйЮП GFES1Î НА

:Ез;:олого-Бкохк:жчгскмп статус гл з процессе

оз. оо. 13 - г;1ярс5::о."ог:1?1 03. 00. :о - ЙГК:0*0Г«Е5

Í г 7 О 7 i ¿ S Р 3 Î

Работа выполнена в Институте гидробиологии АН Украины

Научный руководитель: член-корреспондент АН Украины, доктор биологических наук ЕВТУШЕНКО п. а

04;;ш1альнке оппоненты: доктор биологических наук

Бедуцая организация: Институт зоологии АН Украины

заседания спеииалг;зкрован>:ого Ученого совета Д 016. 19. 01 в Институте гидробиология АН Украины (254555, КСП, Няев-гю, просп. Героез Сталинграда, 12)

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке Института гидробиологии АН Украины

АРСАЙ 0. Н. ,

кандидат биологических наук, доцент ГРУБКККО В. В.

ки. К. й. Ечальгаузека

Зашита состоится

А. А. Протасов

\

ОБИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблекн- Решение вопросов посинения рыбопродуктивности внутренних водоемов предусматривает в первую очередь »беспечение их в достаточной количестве рнбопосадочнын натериа-¡ок. Однако, как показала практика рыборазведения. дефицит его в зыбных хозяйствах в значительной степени обусловлен высоким про-1ентон гибели, особенно в период эикобки. Наиболее уязвиноя на зтоя этапе гашенного шла является- мололь рыб, значительный зтхол которой (до 50г и более) наблюдается во многих сыбннх хозяйствах (Кривонеков, 1972; Белобородова, Бурлакова. 195$; Гаити, 193!; Бурлаченко, Логвккеяко, 1990; Галина, Седых, Кссты-яев. 1990; steinastz, Feith, i960 и др.). неяду тек, несмотря на зирокия круг исследований в области изучения проблем зиновкя рыб •л установления причин их гибели в зимний период, многие вопросы остаются слабо изученнкки. Недостаточно освешеннкми являются проблемы влияния измененного температурного рехина воды на процессы Зиновии рыб, поскольку температура является ваши Фактором. йзмзнякшм интенсивность к направленность метаболических пронессов. Особу» актуальность зтот вопрос приобретает при длительном голодании рыб и обеспеченности энергетических и обменных процессов исключительно за счет эндогенного питания. Проблема создания оптинаяышх условий зиновки и скигеккя гибели рыб на этом этапе з настоящее время значительно осложняется расгупкм антропогенным прессом на водные екоснсгени, следствием чего является все возрастающее загрязнение водных биоголоз вярокса ганкой аллсхтокных токсических вегесгз, включая тяжелые непяля. Неоднозначное влияние лоллэтантов ка гилробконгов вызывает необходимость изучения последствий загрязнения округшя-ей срезы с точки зрения их воздействия на бизяодого-биохкнический статус зодкнх siBOTHHx, особенно в неблагоприятные периоды глзни. какин к является зшоЕка. Знание закономерностей бкояопяеского отклика рыб как ка естественнее ¿акторы зиковки, так и на дополнительнее, которые возникал вследствие хозяйственной делтзльностн человека (загрязнение тягелнж металлами, изменение термического резина водоемов и др.), позволит расширить теоретические представления о направленности метаболических пропэссоз в условиях зиновки. a такге научно обосновать пути увеличения ркСопр-о-

-г-

дуктибности водоемов и найти способы повышения резистентное! рыб к токсической нагрузке в условиях, когда последняя бывае трудно устранимой.

Цель и задачи исследований. Исходя из вышеизлокенногс целью наших исследования было изучить характер метаболически процессоз рыб под воздействием изменяющихся условий зимовки пг длительном голодании.

Для достижения указанной пели были поставлены следующие за

дачи:

- изучить динамику и особенности протекания метаболически процессов в организме сеголеток карпа при его зимовке в прудах естественных условиях и на теплых водах энергетических объектов

- в модельных аквариальных . условиях исследовать влияю: температуры водной среды на характер обменных процессоз у рь при их длительном голодании в период зимовки;

- изучить действие потенциальных токсикантов (соли тягель металлов) и протекторов (гумаг натрия, перекись водорода, а! тистрессорные вещества) на процессы зимовки в разнотенпературнь условиях.

Теоретическое значение и научная новизна работа

1. Установлена динамика, особенности и взаимосвязь кек! белковым, липшшым, углеводным и минеральный обменом у рыб, 31 муюших в разнотемпературных условиях (в прудах обычного рыбног хозяйства, в прудах на подогретых сбросных водах ГРЭС, в аквар; умах с различным температурным режимом).

2. Выявлена роль температурного Фактора водной среды в прс текании метаболических процессов у рыб в условиях продолхител! ного голодания в зимний период. Показано, что с повышением те> пературы воды происходит более быстрая мобилизация резерва пит; тельных веществ эндогенного происхождения для обеспечения зне] гообмена голодающей молоди в период зимовки и наблюдается аде! ватная адаптивная перестройка обмена вепеств и Функшюнальш активности органов и тканей.

3. Прослежен характер изменений пула свободных амияокисло' а также распределения макро- и микроэлементов в органах и ткан) рыб на различных этапах зимовки в условиях длительного голодаш и измененного температурного режима водной среды.

4. Впервые изучены общие особенности метаболизма и хара!

тер изменения некоторых морФоФизиологичесних и биохимических показателей молоди карпа при действии на организм как приоритетных токсикантов (тяжелые металлы), так и потенциальных протекторов (гумат натрия, перекись водорода, антистрессорные соединения) в условиях длительного голодания на Фоне низкой температуры водной среды. Заложена теоретическая основа применения перекиси водорода и Феназепама для обеспечения более экономного режима энерготрат организма рыб в процессе зимовки.

5. Полученные данные расширяют теоретические представления о закономерностях и механизмах метаболических процессов у рыб в период их зимовки, а также могут быть использованы при объяснении причин гибели рыбопосадочного материала во время зимовки или после нее.

Практическая ценность работы. Результаты данной работа могут быть использованы в практическом рыбоводстве для оценки Функционального состояния рыб в процессе зимовки, а также будут полезны для расширения спектра Физиолого-биохимических критериев, характеризующих статус зимующих рыб. Полученные материалы о положительном влиянии перекиси водорода и Феназепама на состояние энергоресурсов молоди рыб в период зимовки открывают определенные перспективы для их практического применения с целью повышения выхода рыбопосадочного материала после зимовки и улучшения Физиологического состояния рыб.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на: Всесоюзной конференции молодых ученых "Актуальные проблемы водной экологии" (Киев, 19S9 г. ); Втором симпозиуме по экологической биохимии рыб (Ростов Великий, 1990 г.); Республиканской научно-практической конференции "Экологические проблемы теплоэнергетики" (г.Одесса, 1990 г.); Второй Всесоюзной конференции по рыбохозяиственной токсикологии (Санкт-Петербург, 1991 г.); vin научной конференции по экологической Физиологии и биохимии рыб (Петрозаводск, 1992 г. ). Научные, публикации.

По материалам диссертации подготовлено 9 публикаций, из ко-, торнх 8 опубликовано, а 1 находится в печати. 0№ен и структура работа.

Диссертация написана на страницах машинописи и включает 76 рисунков, 22 таблиц. Она состоит из введения, аналити-

1-341»

ческого обзора литературы, методической главы, трех эксперимен талышх глав, заключения и выводов. Список литературы включае 479 источников, 513 которых 116 зарубеашх.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Литературный обзор.

В гдаЕе представлена сводка литературных данных, характер! зувших современное состояние исследования по проблемам зимозь руб. Дается анализ причин гибели молоди рыб в зимний перио! описывается влияние условия выращивания на Физиолого-бкохим; ческиа статус эикуюаих раб. Дана характеристика белкового, угж водного, лштаного и минерального обнека у рно в процессе зкно; ки в разкьгс зкояотчесхт условиях.

п. материалы и методы исследований

Объектом исследования служили сеголетки карпа cypriro carpio l. Исследования проводили б на протяжении трех зим- 196. 199! гг.

На первой этапе зкноз 1968/89 гг. изучали процессы зикое' у сеголеток каша в естественных условиях (зимовальная пруд) и аквариумах при иоаедироваюж разных температурных ремкиов.

Для досгккеккя поставленных: целен сеголеток карпа касс 15-25 г содержал:: на протякезш 150 сут в аквариумах емкост ¡00 л при температурах ?, 5 и 10° С с постоянна; кислород;; (9-50 кг/л 5 ;; световкк рехкмок (8 ч освещения). Параллельно зимовальном пруду ВедодеркоЕСкой базы был оборудован сгтча? садок (i z 1 х 1 к) I куда похесткли около £00 таг.кх :-.е семолет карпа, как и г аквариумах. в зимовальном пруду постоянно контр лдровалн содержание кислород?. температуру. Ежемесячно с дека рл по апреле кг садка и акваэнуноз отбирали по 15-20 особен, мня рег;:стр".:р0зали к:-к. иорСоС-изиологические (длина, масса, ко; ■'.пнхент упитанности по ^ультону, индексы печени, почек и се; З'м:ки, гемоглоохн и гы:а»окк1т^!8&Е;;), так и биохимические псе еагсли (количество гликоген?., суммарных оедкоз и липидо:, в пе; ни к млечном ткани, динамику содержания свободных аминокислот

мншнах, печени и плазме крови, концентрацию магния, марганца, цинка, меди, железа, кобальта, натрия и калия з козе, чешуе, белых мышцах, железистом аппарате жабр, позвоночнике (костной ткани), селезенке, почках, печени и крови.

Зимой 1989/90 гг. изучали ход зимовки рцб в условиях тепло-водного рыбного хозяйства на водоеме-охладителе Ладытжскеп ГРЭС. У сеголеток карпа регистрировали те :-:се параметр';, что и з предыдусек опыте, за исключением аминокислотного состава органов и тканей. Е- этот г.е период, а такзе зимой 1950/91 гг. в акззря-альннх условиях исследовали влияние как потеншшьннх токсикантов (соль мели в концентрации 0, 1 нг/л при 4°С), гак и протекторов (перекись водорода, гунат натрия в концентрациях 0, 1 и 0,0! г/л при 4°С, препарат «еназепан (производное 1,4-бенздиазэ-пина) в концентрациях 1 и 2 мг/л при и Ю°С), а также снеси гумата натрия (0,1 и 0,01 г/л) и соли меди (0,1 нг/л) на процессы зимовки сеголеток карпа з условиях длительного голодания при низкой температуре воды. Продолжительность опытов составила 2 и 3 иес. Рыб в количестве 25-30 от. сажали з Ю0-л аквариумы Ежемесячно отбирали по 8-10 особей, у которых 4пкскрова.-я длину. массу, козс-шшент упитанности по Фультону, виснерглыше индексы. содержание белка, липидов и гликогена в мкщазс. и печени, уровень перекисного окисления липидоз з кабрах и ншшах.

В ходе описанных экспериментов гликоген определяли антроно-вым методой по БегПег ег а1. (1950). Обжп белок оценивали по методу лоури (Ьо^гу, 1951). Суммарные шет определял;! при поноси набора реактивов фирмы "спе.таро!" шоага), Об уровне ПОЛ судили по концентрации калонсвого диальдегида (Стальная, Гарнз-вили, 1977). Гемоглобин определяли гекомэтром Сали, геяатокрит по общепринятой методике (Кудрявцев, Кудрявцева, Призольнев, 1969).

Для проведения аминокислотного анализа ежемесячно у 5-10 особей брали мыпечну» ткань (белке яыгш з средней »астн спины), печень и кровь. Плазму крозн готовили по общепринятой иетозихе (Новые негоды..., 1974). йшечную ткань и печень йисиРозали 97% этиловым спиртом, затеи свободные аминокислоты экстрагировали в 32-ном растворе сульФасалтшовоя кислоты путем гоногевхзгЕШ образца ткани з указанном растворе с последуем трехкратны:-; центрифугированием при 13500 е з течение 15 мин (Рядчикоз,

-61978). Экстракта свободных аминокислот использовали для хроматографии на автоматической аминокислотном анализаторе AAA-339 (Hicrotechnica, Прага!.

Перед определением содержания металлов в тканях рыб образцы тканей сжигали методом мокрого озоления в концентрированной азотной кислоте (ОСЧ) по Кьельдалю (Никаноров, Жулидов, Покар-жевскии, 1985). Количественное определение элементов осуществляли с помощью атонно-абсорбционного спектрофотометра aas-i фирмы "Karl Zeiss" (йена, ГДР).

Результаты всех экспериментов обработаны методами вариационной статистики (Рокщкий. 1967; Лакин, 1990). Достоверность отличия средних оценивали при помощи t-критерия Стьюдента на уровне значимости р<0, 05.

ш. Динамика метаболических процессов у рыб при выращивании в водоемах' с различным температурным режимом

Для познания закономерностей обмена веществ у рыб в процессе зимовки важное значение имеет изучение характера утилизации основных запасных питательных веиеств в холе длительного голодания в разных экологических условиях.

В результате исследования у сеголеток карпа в зимовальном пруду Белоцерковскои базы течения зимовки, которая проходила в относительно хороших условиях, установлено, что степень использования энергетических субстратов неодинакова в разные ее периоды в первую половину зимовки (в Феврале) обнаружено снижение содержания суммарного белка мышц и • печени и гликогена мышц. В дальнейшем количество белка в мышцах и печени увеличилось. В конце зимовки существенно снизилось содержание гликогена и липи-дов печени, что свидетельствует об увеличении роли у рыб этих субстратов в данный период. Это может быть связано с повышением температуры волноп среды, усилением локомоторной активности рыб к переходом их на внесшее питание.

Показатели крови, оставаясь,приблизительно на одном уровне в течение всей зимовки, заметно снижались в конце ее. Это может объясняться Физиологическим старением и гибелью эритроцитов, поскольку эти процессы не компенсировались активностью кзовет-еорннх органов.

-7В условиях зимовки у голодающих рыб усиливается роль свободных аминокислот в Физиолого-биохинических процессах, особенно в энергообмене (Грубинко, 1988:. Жиденко, . 1990; creach, 1976).

В результате аминокислотного анализа в мышцах рыб обнаружено 18 аминокислот, в печени - 17, а также ряд промежуточных метаболитов, в плазме крови - 17.

В мышечной ткани карпа в ходе зимовки наблюдалась обиая тенденция к снижению количества аминокислот. При этом степень уменьшения заменимых свободных аминокислот была выражена сильнее. Об этом говорит и значительное возрастание к весенним неся-цам соотношения суммы незаменимых к сумме заменимых аминокислот. Таким образом, обмен заменимых аминокислот в ходе зимовки в мышцах карпа был выше, чем незаменимых. Среди заменимых аминокислот ведущее место по относительному количеству принадлежало глипину и аланину. Эти аминокислоты, согласно литературным данным (Яво-ненко и др., 1988, 1989), играют супественную роль в обеспечении -знергообмепа зимующей молоди, предпочтительное использование глицина и аланина в метаболизме по сравнению с другими может, также объясняться тем, что они не влияют на Функции макромолекул (Хочачка, Сомеро, 1938) и легко дезанинируются. Данное свойство предохраняет организм от непроизводительных энерготрат. Обращают ■ также внимание на осмолитическую роль данных аминокислот (Хочачка, Сомеро, 1983). В условиях дефицита минеральных осмолитоз во время голодания рыб такое свойство можно рассматривать как своеобразную адаптацию организма, направленную на поддержание внутреннего гомеостаза. В этой адаптивной реакции, возможно, принимает участие и таурин, значительное количество которого обнаружено нами в тканях исследуемых рыб. На осиолитическое значение таурина указывается и в литературе (Van, 1988; Goldstein, Luer, Blum, 1990).

Известно, что в регуляции многих Физнолого-биохимических процессов у рыб ведуиая роль принадлежит микро- и макроэлементам. особую актуальность этот вопрос приобретает при изучении зимовки. Наши исследования показали, что количественные закономерности распределения и динамики биокеталлов в органах и тканях зимующих рыб определяются Функциональной роль» элемента в дакноя ткани, тканевой специфичность» и пескодон зимовки. Об этом свидетельствует значительная неравномерность распределения биоэле-

2-3-1 и

нентов в органах и тканях рыб и закетные изменения их количества в холе зиновки. Так, обнаружено, что содержание пинка, кеди, кобальта, гелеза к, в меньшей степени, калия заметно больше во внутренних органах (почки, печень, селезенка), а также в железистом аппарате кабр, Значительные Фазовые изменения содержания этих металлов в ходе зиновки указывают на активное участие их в обмене вешеств зимующей рыбы. Обращает также внимание тенденция к росту содержания от зимних к весенним месяцам марганца, кеди, кобальта и гелеза во внутренних органах и железистой аппарате кабр, что свидетельствует об активизации обменных процессов в этих органах з весенний период. Источником для поступления биометаллов в органы, где они в данный момент Функционально более необходимы, когли слукить депонирующие органы - мышечная и костная ткакн к внешняя среда.

В связи с ведущей ролью температурного Фактора б метаболизме ' зимующих рыб определенный интерес представляют данные об особенностях зиновки в условиях телловодного рыбного хозяйства.

По нашим данный, в этих условиях у сеголеток карпа не наблюдалось значительной утилизации энергетических субстратов, что объясняется зимней подкормкой рыбы. Питанием рыб, очевидно, обусловлен такхе более высокий уровень общих липидов мыши и печени по сравнению с таковыми у рыб, зимовавших без подкормки в естественных условиях. Это связано с активацией липшшого обмена при повышенной температуре (Роианенко, 1977). Считают, что в условие;-: теплых вод в качестве энергетического субстрата более лриеилекын оказывается гликоген, а не sip Шербина, Кукосеева, 1976). Однако, судя по наше, результатам, мы не наблюдали существенных трат гликогена за период зиновки. возможно, это объясняется тек. что при кормлении рыб зимой на теплых водах в м печешь наряду с глжогенолкзои, происходит его новообразование за счет компонентов пиек.

У "теяловодкых" сеголеток отпечена лучшая, по сравнению с "холодеоводекяй", оснащенность организма геяоглобинон, величин! гоноглоопна к гематоксита у них бнли виде аналогичных показателей сеголеток и~ прудов.

В процессе зиновки в условиях тепловодного рыбного хозяйства в ряде органов и тканей карпа произошли определенные ко-гжзездюше кзиеневиа содержания исследованных еконеталлоз. О'

зимних к весенним месяцам отмечено достоверное снижение: в чешуе - и§ (в 1,85 раз, р<0,01), Си (в 1,49 раз, р<0, 05); в козсе - На (в 1,54 раза, р<0,05); в печени - т (в 3,19 раза, р<0,01); увеличилось содержание мп - в чешуе (в 2,16 раз, р<0,001), забрах (в 2, 26 раз, р<0, 001), позвоночнике (в 2,88 раз, р<0, 001); Си -в печени (в '1,70 раза, р<0,01); На - з мышцах (в 1,69 раза, р<0,01), позвоночнике (в 1,58 раза, р<0,05); к - з хабрах (в 1, 53 раза, р<0, 05).

Таким образом, в условиях' тепловодного рыбного хозяйства в исследуемый период Функциональное состояние зимующих рыб было удовлетворительным, резерв питательных вешеств в организме оставался значительным на протяжении всей зимовки. Екэсте с тем, установлено существенное изменение уровня некоторых бкометаллоз в органах и тканях рыб.

IV. Влияние температурного Фактора водной среды на Физиодо-го-биохимические и иорФоФизиояогическкэ показатели карпа при длительном голодании в кодельннх условиях зккозки

С целью диФОеренцнровки влияния собственно температурного Фактора на процессы зимовки рыб нами изучались особенности метаболизма голодающих рыб в разных температурных условиях <2, 5 и Ю°С) в аквариумах.

Установлено, что с ростом температуры, особенно в первую половину зимовки, ускоряется расходование энергетических субстратов организма голодающими рыбами. Об этом свидетельствует более интенсивное уменьшение индекса печени, падение содержания белка и липидоз ншц и печени. Обнаружена тенденция к снижению гематологических показателей (гематокрита к гемоглобина). При этой в нышечноя ткани отмечено усиление утилизации свободных аминокислот с повышением температуры, которое осуществлялось' преимущественно за счет заметших аминокислот. Так~.е, как и у прудовых рыб,- в обшей пуле свободных аминокислот было вше относительное содержание глшнна (до 74 ноль*), а тзкеэ аланина (до 22,6 мольх), лизина (до 9,9 мольх) и гистидика (до 18,7 мольх). Преобладающая мобилизация замеккных аминокислот з ходе обмена веществ наблюдалась также з печени и плазке крови. Влияние температуры на уровень аминокислот з плазме крови силь-

нее всего было выракено в первую половину зимовки (уменьшение их содержания с ростом температуры). В дальнейшем их концентрация стабилизировалась примерно на одном уровне, не зависящим от температуры, достигнув, вероятно, какого-то оптимального для данных условий предела.

Таким образом, метаболизм аминокислот в голодающей организме рыб тесно связан с температурным режимом волной среды. С повышением температуры происходит активация протеолитических процессов у рыб, особенно во второй половине зимовки, следствием чего нохег быть рост содержания аминокислот в тканях. Если содержание белка в организме достаточно низко, то такие процессы ногут привести к преждевременному истощению организма зимующих рыб. Следовательно, повышенная температура зимовки рыб на Фоне кх голодания может отрицательно сказываться на жизнестойкости посадочного материала.

Температурный Фактор оказывал существенное влияние на обмен микро- и макроэлементов в органах и тканях голодающей молоди карпа. Об этом свидетельствуют значительные изменения их уровня, _ прежде всего в Функционально активных органах, таких как почки, печень, селезенка и жабры. Эти органы больше остальных склонны накапливать некоторые металлы, в частности медь, железо, кобальт. В костной и покровной ткани много находилось цинка и марганца, а калий и натрий наиболее равномерно распределены в орга-низне зимующих рыб. Заметка активация обменных процессов в весенние месяиы, что, вероятно, связано с подготовкой рыбы к.активному выходу из зимовки. С повышением температуры водной среды обмен биозлементов был выражен сильнее. Обращает внимание рост содергания ряда элементов (медь, кобальт, цинк, железо) к концу зимовки в почках и хабрах, более интенсивный при высокой температуре. Это может быть связано с активным участием этих органов в обмене катионов с внешней средой и обусловлено их выделительной Функцией.

С целью уточнения степени влияния как температуры, гак и длительности голодания на обмен биометаллов у зимующих рыб, полученные результаты были подвергнуты дисперсионному двухоактор-кону анализу. Он, в частности, показал что температура водной среды достоверно влияла на концентрацию таких элементов как

|Цинк, натрий, калия и железо в крови <р<0,01-0,05), что, вероятно, обусловлено связующей ролью этой ткани з межтканевом перераспределении биометаллов и ее непосредственное участие в поддержании ионного гомеостаза. Оказалось также, что изучаемые Факторы зимовки рыб (температура и длительность голодания) достоверно влияли на содержание почти всех изученных металлов (кроме пинка) в мышцах. Совместное действие изучаемых Факторов на накопление металлов в исследуемых тканях статистически достоверным (р<0,01- 0,05) оказалось: в коже - для магния, цинка, мели, кобальта; в мышцах - для нагния, марганца, меди, кобальта, железа, натрия, калия; в печени - для магния и натрия; в почках - для цинка, меди, калия; в селезенке - для железа; в жабрах - для магния, цинка, кобальта; в позвоночнике - для марганца, цинка, кобальта, натрия, железа; в чешуе - для магния, цинка, кобальта; в крови - для магния, марганца, цинка, мели, кобальта, железа, натрия, калия. Таким образом, наиболее подверженным ^действию изучаемых Факторов оказался цинк, менее - магний и кобальт, а из тканей (влияние в целом на минеральный состав) - кровь и мышцы, в которых концентрация всех анализируемых элементов достоверно зависела от времени и температуры. Активное влияние Факторов зимовки на минеральный состав крови объясняется прежде всего тем, что эта ткань является связующим звеном в межтканевом перераспределении биометаллов и принимает непосредственное участие в поддержании ионного гомеостаза. Мышечная ткань представляет собой интенсивно работающую систему организма с наличием в ней определенных Ферментных систем, активизируемых соответствующими металлами. Поэтому, с одной стороны, мышечная ткань язляется потребителем макро- и микроэлементов (Горегляд, Шевченко. Хохлов, 1976). С другой стороны, считают, что основная доля абсолютного запаса микроэлементов группы металлов в организме локализуется в мышечной ткани я скелете (Петухов, Морозов. Лобрусия, 1963). Поскольку скелет в отношении метаболизма металлов чрезвычайно консервативен (Рарас1ори]ои, Ногапорои-Каввшаи, 1977), то, вероятно, в условиях зимнего дефицита металлов их недостаток в других тканях восполняется прежде всего за счет мышечной ткани.

V. Влияние тяжелых металлов (на примере мели) и биопротек-тороз на физиолого-биохимнческий статус сеголеток карпа в процессе зимовки

Наряду с температурой водной среды, другим важным Фактором, могущим осложнить зимозку рыб, является накопление в водоемах тяжелых металлов, вызывающих в ряде случаев развитие интоксикации рыб. Изучение степени воздействия ионов тяжелых металлов на процессы зимовки кы проводили на примере меди.

Установлено, что медь в исследуемой концентрации (0,1 иг/я) способствовала ускорению расходования энергетических субстратов, что проявилось з интенсификации процессов-глико- и липолиза. Отмечена активация белковосинтетических процессов з печени, что, 30ЭИ0.ТН0, связано с образованием в этом органе металлотионеиноз -специфических белков, обраэушихся в организме в ответ на кн--токсикаик» его тякельп-ш металлами. Реакция рыб на действие ионов меди определялась Физиологическим состоянием рыб. У энергетически менее подготовленных к зимовке рыб ("слабые" особи), в отличие от "сильных"» отмечена тенденция к накоплении гликогена к лилидов печени.

Одним из интегральных показателей, характеризующих Физиологический статус организма з неблагоприятных условиях, является перекисное окисление липидов (ПОЛ). В условиях эксперимента реакция системы ПОЛ организма голодающих рыб соответствовала адаптивному синдрому - кратковременное изменение на начальной стадии зкспозишш с последующим возвратен к уровню контрольных величин.

Таким образом, усиление энергообмена голодающих раб под действием соли меди в концентрации 0,1 мг/л может существенно осложнить нормальны!: ход зимовки, поскольку обнаруженные изменения в обмене веществ вызывают преждевременное истощение раб.

В природных водоемах ионы меди чаще всего находятся в связанном состоянии. Это обусловлено конплексообразованием тяжелых металлов с различными по строений и Функциям веществами. Такими соединениями, в частности, являются гунаты. В связи с этим, представляло интерес исследовать способность гуниновых веществ элиминировать действие тяжелых металлов на рыб в условиях зимнего голодания. Результаты этих исследованная показали, что, гума-ти (гумат натрия) не оказывают выраженного действия на снижение

токсичности соли мели. В опытной варианте наблюдалось ускорение расходования энергоресурсов гололашего организма рыбы. Гумаг натрия, однако, несколько смягчал действие меди на систему ПОЛ, на что указывают менее выракенные изменения этого параметра при совместном действии гумата и меди по сравнению с действием только меди.

Кроме комплексообразуюшей способности, гуматы обладают ярко выраненнын Физиологическим действием на гивые организмы, что проявляется в ускорении ростовых пропессоз, повышении устойчивости организма к неблагоприятным Факторам и т.д. (Демьяненко, 1980; Лукьяненко и др., 1980; Гунаты натрия, 1991). Изучение влияния гумата натрия на процессы зимовки показало, что биологическое действие гумата натрия на организм зимующих рыб при температуре 4°С было неоднозначным и определялось его кокцентрапией з воде и длительностью экспозипии. Под воздействием препарата з 'концентрации 0,01 г/л в течение одного месяца обнаружено изменение интенсивности обменных процессов, о чем свидетельствует повышенное содержание белков, липидов и гликогена в печени и нш-нах рыб по сравнению с контролем, зто сопровождалось возрастанием уровня ПОЛ в печени и снижением его в железистом аппарате кабр. Это обусловлено, вероятно, разной функциональной ролью этих органов в организме рыб.

При более продолжительном <2 нес.) воздействии гумата натрия на организм зимующих сеголеток карпа отмечено снижение эффективности его биологического влияния и приближение показателей, характеризующих вышеуказанные обменные процессы, к контрольному уровню.

Концентрация гумата О, 1 г/л вызвала усиление использования питательных ьешеств организма рыб, следствием чего был более низкий их уровень по сравнению с контролем.

Таким образом, гунат натрия з концентрации 0, 01 г/л вызвал кратковременное снижение энерготрат голодаюшей молоди карпа, что, вероятно, когет иметь положительное влияние з условиях зимовки, особенно на ее заключительных этапах. Знесте с тем, более высокая концентрация гумата натрия (О,1 г/л) оказала неблагоприятное действие на процессы зиковкн рыб, что выразилось з суеэст-Ееннон снккеяии резерва ряда питательны.-; веществ в их оргаякг:«. Поэтому. излиеяяя гуки;<кк2шш лруяозыг; 30д и0>7.5т быть одной кз

/

причин, ухудшающих условия зимнего содержания рыб.

Другим Физиологически активным векеством, могущим благоприятно елиять на процессы зимовки рыб. является перекись водорода.

Как показали исследования, в процессе голодания в условиях действия перекиси водорода у сегол-эток карпа происходит более экономное использование резерва почти всех изученных веществ (белка, липидов и гликогена мышц и печени). На это указывает более высокий их уровень по сравнению с таковыми контрольных особей, а также более высокие значения коэффициента упитанности V индекса печени у подопытных групп рыб. Под влиянием перекиси водорода отмечено замедление процессов протеолиза. Об этом говори! снижение скорости выведения аммиака. В опытных условиях наблюдалось такхе снижение ПОЛ. Полученные результаты свидетельствуют с том, что перекись водорода может улучшить процессы зимовки V рыб.

В период зимовки, как на то указызают некоторые литературные данные (Сигов, 1940; Бренер, 1974) и наши собственные наблюдения, рыба находится в состоянии более или менее выраженной локомоторной активности. С другой стороны, совокупность абиотических Факторов окружающей среды, действующих на-организм зимующих рцб, мояно рассматривать как мощный стрессовый Фактор. I связи с этим, представляло определенный интерес изучить особенности обмена веществ у зимующих рыб в условиях снижения действие стсесса и замедления их двигательной активности. Для этих целе! был применен один из препаратов неиротропного действия - Феназе-пам. Это Еешество обладает чрезвычайно высокой антистрессозо! эффективностью и практически устраняет гибель рыб от стресса, ; обездвиживающий зФФект значительно снижает уровень травмируе мости рыб.

В наших опытах действие Феназепама на процессы зимовки : сеголеток карпа зависело от его концентрации и температуры вод нои срелы. Так, под воздействием препарата в концентрации 1 мг/, и температуре 4°С в течение 2 месяцев обнаружено уменыпени энесготрат, о чем свидетельствует повышенное содержания суммар ных белков и липидов мышц и печени и гликогена мышц по сравнени с контролем. Концентрация Феназепама 2 мг/л оказалась летально для рыб, от погибли после месячной экспозиции.

В условиях повышенной температуры (10°С) влияние Феназепам

-15в концентрации 1 нг/л на рыб заключалось в снижении интенсивности трат белка мышц и печени, содержание которого в конце второго месяца эксперимента было достоверно вше, чем в контроле. Вместе с тем, усилилась мобилизация липидов мышц и гликогена печени.

Во всех случаях отмечалось значительное снижение локомоторной активности рыб.

Таким образом, в результате действия Фенаэепама в концентрации 1 мг/л при температуре запас резервных питательных веществ у сеголеток карпа к концу периода голодания был выэе, чем у контрольных особей, а при повышенной температуре наблюдалось замедление протеолитических процессов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение процессов зимовки рыб в разных экологичешских условиях показало, что ее состояние з этот период определяется сложным взаимодействием Факторов зодной среды и наследственно детеркикирозанной эндогенной сезонной ритмикой обмена веаестз.

Установлено ведущее значение температурного Фактора в протекании метаболизма зимующих рыб. С повышением температуры водной среды ускоряется обмен веществ, что сопровождается интенсификацией расходования резерва питательных веществ, пула свободных аминокислот, наблюдается перестройка обмена микро- и макроэлементов и происходят процессы их межтканевого перераспределения в организме рыб.

Показано негативное влияние токсических доз тяжелых металлов на состояние голодающих рыб в условиях низкой температуры. Под действием ионов меди отмечено преждевременное истощение подопытных особей.

Как показали исследования, перспективным направлением в практическом рыбоводстве :-10_-.ет стать применение биологически активных соединения. 3 частности, установлено благотворное влияние на процессы зимовки таких биопротектороз, как перекись водорода и оеназепам. В условиях действия этих веществ в организме ры5 замедлялись процессы расходования резерва питательных веществ и улучшалось Физиологическое состояние рыб.

В Ь' в о л ы

1. Б процессе зимовки сеголеток карпа в прудовых условиях установлено приоритетное использование в обмене веществ белка кьезц к печени на начальном этапе зиновки, липидов и гликогена печени б конце ее, сопрово".давзееся постепенным снижением содержания липидов ньшц в течение всей зимовки.

2. В холе зимнего голодания рыб в естественных условиях (пруды! в организме карпа происходила динамическая перестройка обмена свободных аминокислот в печени, казечвой ткани и плазме крови, которая заключалась в снижении суммарного содержания аминокислот (в основном заменимых) в мышцах к Фазных изменениях их содержания в плазме крови и печени.

3. В процессе зимовки у прудовых рыб происходит мектканеног перераспределение никро- и макроэлементов (магния, марганца, шшка. меди, железа, кобальта, натрия и калия), заключавшаяся е их аг.тивнок вовлечении в обмен вепесгв лрехсде всего печени, почек, селезенки к кабо за счет депонируших органов (покроены« ткани к костная ткань).

4. Зимовка сеголеток карла в условиях прудового телловодно-го рыбного хозяйства при повышенной температуре и наличии под-дер:-ява:оаего рациона не вызывает значительных трат резерва энергетических субстратов (белка, липидов и гликогена мышц и печени), однако сопровождается существенным изменением минеральной состава депонирующих (чешуя, костная ткань) и Функциональны; (печень, гелезистый аппарат ;габр) органов и тканей рыб.

5. Повышение температуры зиновки (с г до 10°С) в коделыш: условиях вызывает интенсивное использование энергетически; ресурсов голодающих рыб, заключавшееся в более ранней мобилизаций белка мыши и ускорении процессов липолиза.

6. С росток температуры в условиях продолжительного голодания возрастает интенсивность использования в обменных процесса: з основной заменимых свободных аминокислот мышечной ткани.

7. в процессе зимнего голодания при повышенном температурном регкне изменяется минеральный состав тканей рыб с преобладанием накопления микроэлементов (меди, ш:кка, железа, кобальта) ; выделительных органах (почках,' железистом аппарате г:абР).

6. Под воздействием токсиканта (меди в концентрат:;

-170.1 кг/л) в ходе зимовки усиливается интенсивность использования питательных веиеств эндогенного происхождения, ускоряются липо-и гликолитические процессы в печени и липогенез в мышечной ткани карпа.

9. Введение в водную среду перекиси водорода способствует снижению расхода энергетических субстратов у зимующих рыб з про-пессе длительного голодания.

Ю. Эффективность биологического действия биопротектора (гумата натрия) на скорость использования энергетических ресурсов определяется его концентрацией з воде: под воздействием концентрации 0,01 г/л гумат натрия кратковременно замедляет расход энергетических субстратов, при более высокой (0,1 г/л) концентрации - способствует интенсивному использованию их и преждевременному истоаекиа зкмуюших рыб.

П. Применение гуиата натрия в концентрациях 0,01 и 0,1 г/л в качестве конплексообразователя тяжелых металлов не оказало существенного влияния на снижение степени токсичности соли меди (О,1 кг/л! на органпзи карпа в процессе его зиксзки.

12. Замедление двигательной активности рыб в условиях длительного голодания с применением препарата С-ека?епамг (1 иг/л) сопровождается снижение:: использования, питательных веществ эндогенного происхождения з поддержании гдзнеде.чтельности зц::у::л:пх рыб.

Материалы диссертант опубликованы в следуют::: работа;::

1. Гсмазлинец П. Г. Влияние температуры сгеды обитг.ння на ке;:ото£-;е .Сис:л;:!и;-:ес;-:пг ¡:с.р:о>-::зно;:огпчес:-:ие лсказат-зл:! сеголетков ::.?.г"ла',!5,^*Г'0цессе влпкего голодания // Актуальные пспрос;: водной околот;:::: Котеглпды Всессюз. кс::<. молодых ученых, :;::ев, ¿2-нооОоо: 1оО'" г. - К::::в, 'с-Жо - С.

£ ."омуслп^ец 5. Г. , Евтушенко Н,-0, Особокисел:; оо":::с:'::олс'^-лего состава окл::е:: рыб в пгспессб длительного голсван::л в -осенпегатурныу "словили, - Киев, 1991. - 39 с. - Рукопись дел. в и >357-в;- л.

:■. осооолнне:: 3. Г., Звтуненчо И.О. Особеннее;- :: инлзпнна аминокислотного состава органов и ткан-и ^ыб в лионелей сиповн::. Киев, - о-г - Рукопись дел. в вш'Г'', д ЗК-7-;гч.

-161. Ломашлинец В. Г., Евтушенко Н. ю. Особенности и динамика микро- и макроэлементного состава органов и тканей сеголеток карпа в условиях зимовки // vin науч. конФ. по зкологич. Физиологии и биохимии рыб: Тез. докл., Петрозаводск, 30 сент. - 3 окт. 1992 г. - Петрозаводск, ¡992. - Т. 1,- С, 66-87.

5. Ломашлинец В, Г., Евтушенко Н. Ю., Малкжева Т. Л. Биохимический статус сеголеток карпа при моделировании условий зимовки // Тез. докл. Второго симпозиума по экол. биохимии рыб. Ростов Великий, декабрь, 1990 .- Ярославль, 1990. - С. 70-72.

6. Ломашлинец В. Г., Зиньковскии 0. Г. Влияние антистрессор-кых вешеств на биохимический статус сеголеток карпа при голодании в условиях низких температур // vin науч. конФ. по зкологич. Физиологии и биохимии рыб: Тез. докл., Петрозаводск, 30 сент. - 3 окт. 1992 г. - Петрозаводск, 1992,- Т. 1.- С. S7-S8.

7. Ломашлинец В. Г., Коваленко В. ф. Особенности общего метаболизма и газообмена у сеголеток карпа при токсической нагрузке в процессе зимовки // Вторая Всесоюз. конФ. по рыбохоз. токсикологии: Тез. докл., Санкт-Петербург, ноябрь, 1991. - Санкт-Петербург, 1991. - Т. 1. - С. 161-162.

6. Ситник Ю. М., Евтушенко Н. Ю., Арутюнова Н. В., Ломашлинец В. Г., Бриних 0. В. Тяжелые металлы в рыбах тепловолного хозяйства Ладыхинской ГРЭС (Винницкая область) // Экологич. проблемы теплоэнергетики. Респ. науч.-тех, конФ. : Тез. докл., г. Одесса, 2426 окт., 1990 Г.-Киев, 1990. - С. 90-91.

9. Ломашлинец В. Г. Влияние температуры на некоторые морфо-Физиологические показатели сеголеток карпа в модельных условиях зимовки II Гидробиол. WPH, - 1992.- N б (В печати)