Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Экологическая характеристика Волго-Каспийского региона. Общие сведения о биологии изучаемых видов 10-18
1.2. Современное состояние искусственного воспроизводства осетровых 18-21
1.3. Воздействие на ранние стадии онтогенеза осетровых некоторых неблагоприятных факторов внешней среды
1.3.1. Нарушения раннего развития осетровых рыб 22-26
1.3.2. Влияние температуры на рыб 26-27
1.3.3. Влияние содержания кислорода в воде на рыб 28-30
1.3.4. Влияние различной солености на рыб 30-33
1.4. Влияние антропогенных факторов среды на численность популяций осетровых видов рыб Волго-Каспийского бассейна 34-36
1.5. Морфофункциональные особенности органов и тканей осетровых рыб 37-42
1.5.1. Особенности изменения белкового и липидного обменов в организме рыб 42-44
1.5.2. Применение гематологических показателей для оценки физиологического состояния рыб 45-47
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Структура и объем исследованного материала 48-50
2.2. Гистологические и гистохимические методы анализа 50-51
2.3. Гематологические показатели 52
2.4. Гидрохимические параметры водной среды 52
2.5. Статистические методы анализа 52
ГЛАВА III. СРАВНИТЕЛЬНЬШ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ОСЕТРОВЫХ РЫБ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ.
3.1. Изучение состояния органов осетровых рыб по гистологическим и гистохимическим показатели в морской период жизни 53-68
3.2. Состояние гонадогенеза осетровых рыб, используемых для искусственного воспроизводства 68-72
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОСЕТРОВЫХ РЫБ
4.1. Основные особенности качества потомства осетра чистых линий и полученного способом реципрокного скрещивания родительских 73-75
4.2. Результаты наблюдений за эмбриональным развитием белуги 75-79
ГЛАВА V. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОЛОДИ ОСЕТРОВЫХ РЫБ, ВЫРАЩЕННЫХ В ИСКУССТВЕННОЙ СРЕДЕ - НА РЫБОВОДНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
5.1. Морфофункциональные показатели молоди осетра 80-85
5.2. Морфофункциональные показатели молоди белуги... 85-88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89-93
ВЫВОДЫ 94-95
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 97-126
- Экологическая характеристика Волго-Каспийского региона. Общие сведения о биологии изучаемых видов
- Изучение состояния органов осетровых рыб по гистологическим и гистохимическим показатели в морской период жизни
- Основные особенности качества потомства осетра чистых линий и полученного способом реципрокного скрещивания родительских
Введение к работе
Актуальность темы. Современные экологические исследования включаются в проблему, затрагивающую динамику развития сложных надорга-низменных и внутриорганизменных процессов. (Строганов, 1979; Иванов, 2000; Рубан, 2003; Беляева с соавт., 1998). В этих исследованиях большое значение имеет изучение механизмов воздействия факторов различной природы на организм животных (Бакшт, 1991; Лукьяненко, 1993; Бехтерева, 1998; Воробьев с соавт., 2004). Последствия такого влияния на рыб проявляются в различных формах в виде нарушения жизненных циклов, гаметогене-за, гибели на стадиях индивидуального развития, изменение популяционной структуры (Павлов с соавт., 1983; Алтуфьев, 1990; Кычанов, 2003).
Изменение условий водной среды привело к снижению запасов ценных промысловых рыб Вол го-Каспийского бассейна (Распопов, 1994; Вещев с соавт., 1997; Власенко с соавт., 2002; Ходоревская с соавт., 2002). В естественных условиях обитания установлены случаи ухудшения морфо-функционального состояния организма, изменений в функционировании репродуктивной системы рыб и ряда внутренних органов. Патологические изменения у проходных осетровых были отмечены в печени, селезенке, почках, гонадах и мышцах (Журавлева с соавт., 1991; Евгеньева, 2000; Шевелева, 2000; Алтуфьев с соавт., 1999; Романов с соавт., 2001). Существенные нарушения произошли в обмене веществ, в системе водно-солевого обмена, в энергетическом обмене, изменении гематологических показателей крови (Сухопарова, 1990; Металлов, 1994; Гераскин с соавт., 1997; Шелухин с соавт., 2000; Шахматова, 2002). Все это негативно отразилось на процессах га-метогенеза (Шевелева, 2003; Шагаева с соавт., 1989; Романов с соавт., 1993),
что привело к снижению качественных весовых показателей производителей, рабочей плодовитости и выхода молоди на одну используемую самку. В искусственном воспроизводстве традиционно использовались яровые формы осетровых рыб. Экологическая обстановка последних лет привела к уменьшению числа заготавливаемых в весенний период производителей, и с 1995 г. осетровые рыбоводные заводы (ОРЗ) дельты Волги приступили к промышленному освоению озимых форм осетра и белуги. Так, в 1996 г. доля самок озимого осетра составила 30,2 %, белуги - 45,6 %; в 1997 г. - 37,8 и 46,9 %; в 1998 г. - 41 и 56 %, соответственно, от заготовленных производителей (Попова с соавт., 2001; Шевченко с соавт., 2002). Однако при получении потомства контроль над соотношением молоди и скрещиванием озимых и яровых форм не ведется; скрещивание сезонных рас обеспечивает явление гетерозиса в потомстве (Гербильский, 1962).
Обобщенные сведения об особенностях морфофункционального состояния осетровых в изменившихся условиях водной среды представляют как научный, так и практический интерес, способствующий оптимизации технологии рыбоводных процессов при промышленном разведении данных представителей ценных промысловых биологических объектов Волго-Каспийского бассейна.
Цель исследования. Исходя из актуальности поднимаемой проблемы, целью наших исследований явилось изучение эколого-биологических особенностей производителей и молоди осетра и белуги в современных условиях Каспийского моря, уровня воспроизводительной способности русского осетра различных биологических групп и разновесовых самок белуги, используемых в искусственном воспроизводстве.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
Охарактеризовать морфологическое и гистохимическое состояние печени, гонад и мышц осетра и белуги, с учетом современных эколого-биологических особенностей их среды обитания.
Применяя гематологические показатели, определить качественное состояние производителей осетра и белуги, используемых для искусственного воспроизводства.
Провести сравнительное изучение потомства русского осетра озимых и яровых форм на различных стадиях онтогенеза.
Выявить особенности качественных изменений у молоди белуги, полученной от разновесовых производителей, взятых из естественной среды.
Научная новизна. В работе впервые за последние годы осуществлено комплексное исследование органов и тканей осетра и белуги, обитающих до наступления половой зрелости в море под влиянием факторов окружающей среды.
Проведен анализ морфофункционального состояния органов русского осетра и белуги с различными стадиями зрелости гонад с учетом современных экологических особенностей естественной среды. Впервые обнаружена связь качества потомства с морфофункциональным состоянием органов и тканей производителей в условиях влияния среды обитания.
Выявлены особенности в развитии молоди при реципрокном скрещивании озимых и яровых форм осетра и чистых линий. Получены современные данные сопоставительного анализа качества молоди белуги в зависимости от разновесовых показателей производителей, взятых из естественной среды
обитания.
Положения, выносимые на защиту:
Морфофункциональное состояние некоторых органов и тканей произ-водителей русского осетра и белуги, взятых из естественных популяций, значительно зависит от влияния современных факторов среды обитания.
Низкое репродуктивное качество производителей последних лет в целом негативно отражается на созревании половых продуктов и толерантности полученного потомства.
Сопоставительные комплексные данные состояния молоди русского осетра и белуги различных биологических форм позволяют использовать материалы исследования для оценки качества потомства в современных экологических условиях.
4. Выполненный гистологический и гистохимический анализ печени и
I
гонад в процессе выбраковки резервированных производителей открывает
возможность прогнозирования морфофункционального состояния особей из естественной популяции.
Научно-практическое значение работы. Проведенный анализ экспериментального материала способствует формированию современных представлений эколого-биологических особенностях состояния ценных промысловых видов рыб — русского осетра и белуги с учетом влияния факторов среды. Полученные данные могут быть использованы в искусственном воспроизводстве осетровых рыб для повышения качественных показателей потомства. По данным проведенных исследований, репродуктивное состояние производителей осетровых, заготавливаемых для искусственного воспроизводства, зависит от степени морфофункциональных нарушений внутренних органов рыб, вызванных негативными эколого-техногенными факторами. В
процессе выбраковки резервированных производителей, необходимо осуществлять полный гистологический и гистохимический контроль внутренних органов с целью прогнозирования морфофункционального состояния особей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и опубликованы на Международном симпозиуме «Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре» (Краснодар, 1996), конференции молодых ученых «Биомониторинг и рациональное использование морских и пресноводных гидробионтов» (Тюмень, 1996), конференции молодых ученых (Владивосток, 1999), Международной конференции «Проблемы сохранения экосистем и рационального использования биоресурсов Азово-Черноморского бассейна (Ростов-на-Дону, 2001), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы аквакультуры и функционирования водных экосистем» (Киев, 2002), Международной конференции «Фауна Казахстана и сопредельных стран на рубеже веков» (Алма-ты, 2004), Международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), научной конференции Российской академии естествознания (Сочи, 2004), I Международной научно-практической конференции молодых ученых (Астрахань, 2004), в трудах и сборниках научных работ КаспНИРХ, журналах «Успехи современного естествознания» (Москва, 2005, 2006).
Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ.
Структура и объем диссертации. Работа построена в классическом варианте, изложена на 126 страницах машинописного текста, материал исследований проиллюстрирован 21 рисунком и 13 таблицами. Диссертация со-
стоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, состоящего из 233 источников, из них 46 иностранных.
Экологическая характеристика Волго-Каспийского региона. Общие сведения о биологии изучаемых видов
Уникальные природные особенности экосистемы Каспийского моря непосредственно связаны с физико-географическим положением этого водоема. Гидролого-гидрохимический режим, биологическая продуктивность и трофическая структура экосистемы моря решающим образом зависят от природно-климатических факторов, формирующих на водосборе бассейна жидкий, биогенный и органический стоки (Аполлов, 1956; Беляева с соавт., 1998; Аб-дурахманов с соавт., 2002).
Северная часть моря, в которую поступает около 90 % стока, чрезвычай-но мелководна (максимальная глубина на границе со Средним Каспием составляет около 25-30 м: Касымов, 1994; Сапожникова, 2002). Северный Каспий с его слабосолоноватыми водами, хорошо прогреваемый в летний период, имеет богатую кормовую базу и является основной акваторией нагула молоди и взрослых особей ценных промысловых рыб: осетровых, сельдевых, карповых и др. (Диваков, 1988; Мараховский, 2004; Хакимов с соавт., 1999; Власенко с соавт., 2004).
Сохранение экосистемы Каспийского моря тесно связано с количественным формированием материнского стока реки. Основная роль в водообеспе-ченности Каспия принадлежит р. Волге, на долю которой приходится свыше 80 % общего стока рек, впадающих в море (Андреева с соавт., 1979; Каспий- -ское море, 1986; Игнатов с соавт., 1998; Экология и жизнь, 2002).
Воды Каспия характеризуются различными физико-химическими свойствами. Важнейшими из них являются: температура, замерзаемость, плотность, химический состав, соленость, содержание растворенных газов, прозрачность, цвет и т.д.
Биоразнообразие Каспийского моря в 2,5 раза беднее, чем биоразнообразие Черного моря, или в 5 раз беднее, чем в Баренцевом море (Зенкевич, 1970). Главной причиной этого, вероятно, является переменная соленость. Для настоящей пресноводной фауны и флоры соленость слишком высока, а для настоящих морских видов низка. Таким образом, современное Каспийское море оптимально только для солоноватоводных видов, происходящих как из морских, так и из континентальных водоемов (Бирштейн, 1953; Мор-духай-Болтовской, 1974). Но в сравнении с пресноводными озерами переменная соленость Каспия всё-таки больше служит увеличению биоразнообразия, чем его сокращению. Две трети из 63 % всех современных видов животных в Каспии составляют рыбы и ракообразные - очень хорошие осморе-гуляторы, отличающиеся способностью жить в широком диапазоне солено-стей: от пресной до солоноватой воды. По данным В.В. Сапожникова (2002), в ближайшие 10 лет следует ожидать усиления вертикальной стратификации, особенно в Среднем Каспии. Для промысловых видов рыб, по мнению автора, условия будут ухудшаться. В глубинных котловинах Среднего и Южного Каспия будет нарастать гипоксия и, возможно, после теплых зим появится H2S.
Основными критериями для выявления статуса охраняемых видов служат численность и величина ареала, а также тенденции их изменений (Nelsen, 1963, 1984). Несмотря на то, что ареал обитания осетровых охватывает почти все северное полушарие Земли, основная часть мировых запасов этих ценных промысловых рыб сосредоточена в бассейнах Каспийского, Азовского и Черного морей (Берг, 1948; Herald, 1960; Dees, 1961; Казанчеев, 1971; Миль штейн, 1982). Причинами этого являются весьма сложные геологические процессы формирования земной коры, когда район Каспийского моря оказался своего рода «планетарной ямой», соединяющей между собой северные реки и южные моря и объединившей в своих водах арктическую и тропическую флору и фауну (Струбалина, 1986; Тимохина, 1989; Салманов, 1999).
Каспийский бассейн - важнейший рыбохозяйственный водоем страны. Здесь ежегодно добывается около 250 тыс. т рыбы (прогноз добычи ОДУ). В уловах ценных видов рыб осетровые составляют 70 % мировой добычи, полупроходные (сазан, судак, вобла, лещ и др.) и речные (щука, красноперка, карась и др.) рыбы - более 50-70 % от общего их вылова в стране.
В Каспийском бассейне обитают 6 видов осетровых: белуга, севрюга, русский осетр, стерлядь, персидский осетр и шип (Берг, 1948; Казанчеев, 1965). Доминирующим по численности является русский осетр (60 %). Значительно ниже численность севрюги (30 %) и белуги (10 %), совсем невелики запасы стерляди, шипа и персидского осетра (Захаров, 1975; Вещев, 1991; Власенко с соавт., 1998; Ходоревская с соавт., 2000).
Изучение состояния органов осетровых рыб по гистологическим и гистохимическим показатели в морской период жизни
В гонадах самок изменения в ряде случаев третьей группы характеризуются утолщением оболочек, увеличением высоты клеток фолликулярного эпителия, деформацией ооцитов. В семенниках, наряду с нормальным строением, определяются местами явления жирового перерождения и участки замещения соединительной тканью, разрушение стенок семенных канальцев.
Экстенсивность и тяжесть патологических нарушений различалась по сезонным и видовым признакам.
Осетр. По данным проведенных исследований, среди осетров, выловленных в Каспийском море в 2003 г., тяжесть морфологических нарушений в печени оценена в среднем от 1,7 до 2,25 баллов, сезонные различия достоверны р 0,01 между осенним (1,7 ± 0,12 ) и летним (2,25 ± 0,15 ), летним (2,25 ± 0,15 ) и зимним периодами (1,67±0,07 ). В мышцах также отмечены различия между осетром летнего (1,5 ± 0,08 ) и осеннего (1,25 ± 0,06 ) периодов наблюдения. Количество липидов в клетках печени в зимнее время увеличено до 2,07 ±0,09, летом этот показатель был на уровне 1,8 ± 0,11, осенью - 1,9 ± 0,16 балла. В мышцах осетра содержание липидов находилось в пределах 1,3-1,5 баллов. Содержание РНП в печени и мышцах исследованных особей в зимний период определялось в пределах от 3,01 ± 0,06 до 3,23 ± 0,07, соответственно, в летний и осенний периоды, данные по этому показателю снижены в печени 2,5 ± 0,09 , в мышце 2,7 ± 0,08 (таблица 2). Между самками и самцами осетра достоверность различий отмечена по содержанию РНП в мышцах, по остальным показателям различий не выявлено.
Основные особенности качества потомства осетра чистых линий и полученного способом реципрокного скрещивания родительских
Последствия эколого-техногенного влияния на флору и фауну Каспийского бассейна привело к сокращению численности производителей ценных промысловых рыб. В сложившейся ситуации необходимо разработать комплекс мероприятий для поддержания генофонда популяций. Одним из таких способов является возможность использования в процессе инкубации производителей осетра и белуги с различными сроками захода на нерест.
Стимуляция созревания осуществлялась инъекцией глицериновой вытяжки гипофиза, получение икры проводили традиционным методом забоя и полного вскрытия самок.
Сравнивая результаты оплодотворения икры чисто ярового и реципрокного потомства, наблюдали наиболее высокий процент развития у смешанной формы осетра. Основным источником отхода икры во время инкубации является неоплодотворенная икра: у ярового осетра процент ее составил от 1,9 до 16, у реципрокной формы - от 1,5 до 7,6 %.
При просмотре икры наблюдалось нарушение синхронности дробления бластомеров. Процент полиспермии в опыте и в контроле находился в пределах установленных нормативов и составлял 2,1-2,3 %. Эмбриональный период развития реципрокного потомства составил 8 суток, ярового - 9 суток при средней температуре воды +12,5 С. Гидрохимические параметры в инкубационном цехе не выходили за пределы допустимых величин. Выживаемость личинок в период их массового выклева у ярового потомства составила 83,4, у смешанного потомства - 87,7 %. Вес однодневных личинок обеих форм осетра в среднем составил 15,9 мг. Полученные личинки обеих форм осетра выдерживались в бассейнах до перехода на экзогенное питание в ограниченных объемах воды (по способу, разработанному в ЦНИ-ОРХ 1984г). Плотность посадки личинок на 1 бассейн составила 80 тыс. шт. Проведенный анализ линейного и весового роста личинок в бассейнах до перехода их на экзогенное питание не выявил существенных различий в обоих вариантах опыта. Линейный рост их одинаков. К концу выдерживания личинки достигли длины 21,6-21,7 мм. Сроки перехода личинок осетра на активное питание определялись по выбросу желточных пробок. Переход личинок на экзогенное питание у обеих форм составил 17 суток при средней температуре воды +13,3 С. Выживаемость личинок осетра в бассейнах до перехода на активное питание представлена в таблице 8.
Итак, относительный рост личинок осетра за период от выклева до перехода на активное питание был сходным. При выдерживании личинок в бассейнах наблюдались признаки аморфоза:
1) травма плавников: 12,1 % у яровых и 13,4%- смешанных;
2) искривление тела: 15,0 % у яровых и 13,0 %-смешанных.
Таким образом, рассматривая развитие потомства ярового осетра и полученного от скрещивания озимой и яровой групп по проценту оплодотворения, выживаемости в инкубационный период, на этапе перехода личинок на активное питание, можно сделать вывод о незначительном преимуществе смешанного потомства.
