Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Развитие садкового рыбоводства на северо-западе 11
1.2. Влияние деятельности рыбных хозяйств на водную экосистему 14
1.3. Микробиоценоз радужной форели как индикатор состояния макроорганизма и окружающей среды 21
1.4. Оценка экологической и эпизоотической ситуации на рыбохозяйственном водоёме 28
Глава 2. Материалы и методы 37
Глава 3. Характеристика районов исследования 44
Глава 4. Структура микробиоценоза радужной форели 54
Глава 5. Санитарно-микробиологическая и экологическая оценка акваторий форелевых ферм 90
Глава 6. Индикаторная роль микрофлоры при определении состояния рыбохозяйственных водоемов 104
Глава 7. Микробиологический анализ качества кормов и их влияние на состав микробиоценоза радужной форели и воды 120
Заключение 135
Выводы 139
Список литературы
- Влияние деятельности рыбных хозяйств на водную экосистему
- Микробиоценоз радужной форели как индикатор состояния макроорганизма и окружающей среды
- Оценка экологической и эпизоотической ситуации на рыбохозяйственном водоёме
- Индикаторная роль микрофлоры при определении состояния рыбохозяйственных водоемов
Введение к работе
Актуальность. На протяжении последних десятилетий вопросы рационального использования природных вод и оценки их качества в условиях антропогенного загрязнения остаются актуальными (Широкова, 2007; Моисеенко, 2008; Шаров, 2008; Обухова и др., 2009). Особенно это касается небольших по площади и водообмену озер, подверженных трансформации при функционировании в их акватории различных ферм и хозяйств (Антропогенное воздействие…, 1980). В Карелии активно развивается озерное садковое форелеводство, деятельность которого приводит к загрязнению водной среды большим количеством биогенов.
Каждый водоем в естественном состоянии заселен микроорганизмами, занимающими различные экологические ниши. Среди основных групп бактерий выделяются гетеротрофные, которые участвуют в самоочищении водных экосистем, потребляя органические вещества (Kroer, 1994; Wetzel, 2001; Семушин, 2003; Новикова, 2003; Мучкина, 2004 и др.). Загрязнение водоема оказывает непосредственное влияние на аборигенную водную микрофлору и микробиоценоз рыб, изменяя их количественное и качественное соотношение. В этих условиях бактериальные показатели приобретают неоценимое индикаторное значение, позволяя выявить различные источники и виды антропогенного воздействия (Руководство по гидробиологическому…, 1992; Бычкова, 2002). Кроме того, северные озера с пониженными процессами естественного самоочищения, обусловленными низкими среднегодовыми температурами, служат хорошей базой для исследований объектов аквакультуры и среды их обитания.
В настоящее время имеется небольшое количество работ, посвященных проблемам оценки качества водной среды в районе функционирования садковых хозяйств (Тимакова и др., 1992; Рыжков и др., 1999; Китаев и др., 2003; Кучко, 2004; Китаев и др., 2006; 2008; Павловский, 2008; Сидорова, 2008; Стерлигова и др., 2009; Лозовик, Бородулина, 2009; Рыжков и др., 2010; Кучко, 2010; Савосин, 2010), ихтиопатологическим аспектам аквакультуры (Нечаева и др., 2004; Евсеева, 2008; Сидорова, 2009) и изучению качественной характеристики микрофлоры радужной форели и воды (Сидорова, 2010а; 2010б).
Эффективность методов микробиологического анализа при мониторинге водоемов рыбохозяйственного назначения доказана на примере исследований, проводимых в Мурманской области (Воробьева, 1994а; Душкина, 1998; Карасева, 2000, 2003 и др.).
В Карелии микробиологические исследования при описании состояния аквакультуры, используются редко, несмотря на то, что позволяют проводить раннюю диагностику и получать данные, репрезентативно свидетельствующие о развивающихся экологических процессах и степени воздействия конкретного форелевого хозяйства на водную среду и ее обитателей. Учитывая слабую изученность микрофлоры радужной форели и воды в садковых хозяйствах Карелии, подобные исследования даже по одному из таких водоемов представляют научный и практический интерес. На современном этапе необходимость в получении таких сведений очевидна для фундаментальных и прикладных работ не только в экологии и микробиологии, но и в других областях естественных наук.
Всё вышеизложенное в конечном итоге определило цели и задачи диссертационной работы.
Цель заключалась в изучении микробиоценоза радужной форели и проведении экологической оценки влияния деятельности садковых хозяйств на естественные водоемы.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
-
Определить таксономический состав микрофлоры радужной форели в садковых хозяйствах Карелии с разным периодом работы;
-
Изучить численную характеристику гетеротрофных бактерий в составе микрофлоры радужной форели и воды;
-
Оценить состояние акватории форелевых ферм с разным периодом работы с помощью санитарно-показательных микроорганизмов;
-
Дать микробиологическую оценку корма и изучить его влияние на состав микрофлоры форели и развитие водных сапрофитных бактерий;
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Впервые изучены закономерности качественного и количественного распределения микроорганизмов в микробиоценозе радужной форели и водной среды в отдельных форелевых хозяйствах Карелии с разным периодом их эксплуатации. Показана возможность применения бактериальных показателей для изучения самоочистительной способности водоемов Карелии в условиях функционирующих форелевых ферм.
Проведена комплексная оценка микробиоценоза в системе «рыба – вода – корм». Установлено доминирование в микрофлоре рыб условно-патогенных бактерий – род Pseudomonas. Анализ качественного и количественного состава микробиоценоза рыб демонстрирует высокую значимость полученных данных и возможность их применения в качестве индикаторных тестов для выявления изменений динамического равновесия бактериальной флоры рыб и естественных водных экосистем.
Практическая значимость. На основе полученных результатов предложена схема микробиологических исследований по определению состояния организма рыб и оценке пригодности водной среды для аквакультуры в условиях Севера.
Данные работы могут быть использованы для прогнозирования реакций микрофлоры озер рыбохозяйственного назначения на совокупность процессов естественного и антропогенного воздействия; для разработки принципов рационального природопользования в условиях нарастающего антропогенного пресса на северные пресноводные акватории.
Уровень загрязнения водной среды условно-патогенными бактериями служит показателем эколого-эпизоотической ситуации на рыбоводных хозяйствах республики Карелия, а результаты мониторинга позволят оценить разнообразие возбудителей в их сезонной динамике.
Материалы работы могут быть использованы в курсах лекций по микробиологии и экологии микроорганизмов, читаемых на профильных кафедрах ВУЗов Российской Федерации.
Личный вклад автора. В ходе полевых выездов на форелевые хозяйства Карелии автором самостоятельно был собран материал. В лабораторных условиях выполнены микробиологические исследования рыбы, воды и кормов, проведена таксономическая идентификация выделенных бактериальных штаммов. Полученные данные проанализированы и обработаны статистически.
Апробация результатов. Основные результаты исследований были представлены в докладах на: научной конференции «Садковое рыбоводство. Технология выращивания. Кормление рыб и сохранение их здоровья» (Петрозаводск, 11-13 октября 2008 г.); на международной научно-практической конференции «Сохранение биоразнообразия наземных и морских экосистем в условиях высоких широт» (Мурманск, 13-15 апреля 2009 г.); на XXVIII международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского севера» (Петрозаводск, 5-8 октября 2009 г.); на международной научной конференции «Проблемы ихтиопатологии в начале XXI века» (Санкт-Петербург, 7-11 декабря 2009 г.); на международной научной конференции «Воспроизводство естественных популяций ценных видов рыб» (Санкт-Петербург, 20-22 апреля 2010 г.); на международной конференции «Садковое рыбоводство. Состояние и проблемы развития» (Петрозаводск, 11-13 октября 2010 г.);
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и содержит 48 рисунков, 25 таблиц, 10 приложений. Работа изложена на 184 страницах. Список литературы содержит 323 источника, из них – 120 на иностранном языке.
Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю – заведующему лабораторией паразитологии животных и растений ИБ КарНЦ РАН, профессору, д.б.н. Иешко Евгению Павловичу и научному консультанту - доценту кафедры фармакологии и организации экономики фармации с курсами микробиологии и гигиены медицинского факультета ПетрГУ, к.б.н. Сидоровой Наталье Анатольевне. За оказанную помощь в проведении экспериментальной работы и научные консультации автор благодарит заведующую курсом микробиологии и гигиены медицинского факультета ПетрГУ – к.м.н., доцента А.М. Образцову, а также весь коллектив курса.
Отдельную благодарность за поддержку и ценные указания в написании работы выражаю сотрудникам лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН д.б.н. Л.В. Аникиевой, к.б.н. Ю.Ю. Барской и др., а также директору форелевого хозяйства ООО «Ладожская форель» О.В. Хлунову и директору форелевого хозяйства «Лоисто» Т.Г. Морозовой за содействие в сборе материала.
Работа выполнена в рамках договора с форелевым хозяйством «Лоисто», а также, поддержана грантом, финансируемым ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» № П 1299.
Влияние деятельности рыбных хозяйств на водную экосистему
Форелеводство в республике Карелия становится приоритетным направлением рыбохозяйственной деятельности за счет стабильного роста объемов и темпов выращивания-товарной рыбопродукции. В свою очередь, это не может ни отразиться на состоянии природной среды из-за.возрастающих антропогенных нагрузок в виде локального загрязнения? водоемов (Рыжков и др., 1999; Государственный доклад..., 2007). По Карелии в определенной степени этот вопрос изучен (Тимакова и др., 1992; Рыжков и др., 1999; Кучко, 2004; Китаев и др., 2003; 2006; Рыжков, Кучко, 2005; Лозовик, Бородули-на, 2009; Рыжков и др., 2010; Кучко, 2010; Савосин, 2010), однако требуется проведение дальнейших исследований. Для водоемов северо-запада с низкими среднегодовыми температурами и слабыми процессами естественного самоочищения, это особенно актуально. Несмотря на то, что в России аква-культуру не относят в перечень проектов, подлежащих обязательной экологической экспертизе, то есть процедура ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду) для нее может проводиться в упрощенном виде или не проводиться вообще (экологические ограничения определяются на этапе подготовки рыбоводно-биологического обоснования) (Ермакова, 2006), следует помнить о негативном воздействии садкового рыбоводства на окружающую среду. Выбор акватории, где планируется работа по выращиванию товарной форели, требует квалифицированного и грамотного подхода. Качество водной среды существенно не изменится лишь в том случае, если соблюдать рекомендованную проектную мощность хозяйства, учитывать климатические особенности региона, правильно подобрать водоем (наиболее пригодны проточные олиготрофные и мезотрофные озера) и расположение садков, использовать современные технологии рыборазведения, придерживаться определенных рекомендаций, программ и норм кормления с применением доброка чественных кормов. Современные методы позволяют достаточно точно рассчитать экологически допустимые объемы выращивания форели.
Основной экологической проблемой садкового рыбоводства может стать эвтрофикация водоема и смена его статуса. Во время работы форелевого хозяйства в воду попадает большое количество органических веществ (легкоокисляемых) в виде корма и конечных продуктов метаболизма от рыб -экскрементов и жидких выделений, которые и служат основным источником. загрязнения Растворимые органические вещества постепенно распределяются по всему водоему, а нерастворимые остатки оседают на дно, накапливаются под садком в виде органического слоя и служат дополнительным резервуаром возбудителей инфекционных заболеваний. Главными биогенными загрязнителями воды следует считать фосфор - находящийся в основном в твердой форме, и азот - находящийся в основном в растворенной форме (Микробиология..., 1976; Kaspar et al., 1987; Enger et al., 1989; Wakabayashi, 1991; Holby, Hall, 1991; Тимакова и др., 1992; Михеев и др., 1997; Алимов, 2000; Black, 2001; Романенко, 2004; Китаев и др., 2006; Вести..., 2006; Зилов, 2008; Yokoyama, Ishihi, 2010).
Исследователи, занимающиеся вопросами влияния рыбохозяйственных предприятий на окружающую среду, указывают в основном на негативные последствия и ущерб. Однако существуют данные о том, что по сравнению с другими видами производств и загрязнений, вклад рыбоводных хозяйств является незначительным, а изменения химического состава воды в местах расположения форелевых ферм, локальны и не распространяются на расстояние более чем 30 метров от садков. Так, шведские ученые определили, что от хозяйств с общей проектной мощностью около 4 тысяч тонн в год поступило 260 тонн азота и 35 тонн фосфора. Учитывая вклад остальных видов загрязнений для водной экосистемы, данное влияние по азоту и фосфору от рыбоводных хозяйств сокращается в 10 раз (Hansen et al., 1990; Ackefors, Enell, 1990). Для каждого водоема существуют предельные значения гидрохимических параметров, которые показывают, насколько водоем подвержен экологическому риску. Оценить работу форелевого хозяйства можно с помощью контрольных параметров — плотность посадки и темп роста, количество съедаемого корма и аппетит у рыб. Если рыбохозяйственная деятельность оставляет за собой загрязнители в количествах не превышающих ПДК для данной категории водоема на расстоянии до 500 м от садков, то ее считают экологически безвредной. Для того чтобы- снизить осадочное накопление под садком, рекомендуется их ежегодная передислокация в пределах отведенной акватории и посезонный мониторинг качества водной среды, путем отбора проб воды у садков и в 500-метровом створе и анализом в лицензированной лаборатории.
Одна из основных функций рыбоводно-биологического обоснования является определение возможного влияния деятельности садковых хозяйств на качество окружающей водной среды и расчет допустимой нагрузки на водоем. Основной акцент сделан на эффективности применяемой технологии для выращивания товарной форели, главным образом на характеристиках используемых кормов и режимах кормления с учетом массы тела рыб и температуры, воды (Рыбоводно-биологическое..., 2004; 2006а; 20066; 2006в; 2006г).
Скорость деструкции органических веществ будет зависеть от многих факторов: водообмена, кислородного режима, среднегодовой температуры (Михеев, 1982). Особенно это актуально для» северных условий Карелии, где при низких температурах замедляются темпы самоочищения - одного из принципиально главных природных свойств любого водоема. Как следствие, увеличивается число загрязнителей органического происхождения, определяющих высокую биогенную нагрузку.
Благодаря комплексному действию биотических и абиотических факторов, значимость которых варьирует и зависит от экологических условий конкретного водоёма, происходит экстенсивное самоочищение (Копытов и др., 1982). Изучение характера самоочистительной способности водоема является актуальным, поскольку помогает определить реальную картину распада загрязнителей (органических веществ), разработать мероприятия по предотвращению угрозы локального эвтрофирования и изменения эпизоотического статуса водной экосистемы (Рубцова; 2002; Куликова, 2005).
Словосочетание «самоочищение водоема» подразумевает под собой весь комплекс физических (седиментация взвешенных нерастворенных веществ, скорость течения, ветровое перемешивание, плотность воды, температура), химических (распад и, окисление органических веществ в воде на аммиак, углекислоту, метан, нитраты, сульфаты, фосфаты), и биологических (активность, гидробионтов) процессов, взаимодействующих между собой и приводящих качество воды в первоначальное состояние.
В»своих экспериментах Остроумов С. А. проводит аналогию мультиви-довой и диверсифицированной! водной экосистемы с биореактором, имеющем набор каталитических функций для деградации загрязняющих веществ, где в очищении воды участвуют основные группы гидробионтов (эффективность фильтрации измеряли по оптической плотности раствора).
Микробиоценоз радужной форели как индикатор состояния макроорганизма и окружающей среды
Доминирование палочковидных форм бактерий у рыб, а в воде — бесспоровых, выступает индикатором загрязненности водоема и усиленных процессов эвтрофикации. В начале исследований отмечен высокий удельный вес бактериальных штаммов с. гемолитической активностью и подвижностью, что обусловливает их патогенность.
Исходя,из этого, мы считаем, что подобная видовая сукцессия служит сигналом неблагополучия в экосистеме. Несмотря на то, что псевдомонады относятся к представителям нормальной микрофлоры рыб (Конев, 1996), при определенных условиях, будучи условно-патогенными, вызывают эпизоотии, особенно, когда занимают доминирующее положение. Как отмечают исследователи (Головина и др., 2003), к псевдомонадам восприимчивы большинство видов пресноводных и морских рыб. В условиях бесконтрольного применения антибиотиков на рыбоводных хозяйствах были зафиксированы случаи вспышек псевдомоноза. Особое значение приобрели бактерии Ps. jluores-cens var. capsulata, которые за счет своей капсулы оказались более устойчивыми к применению антибактериальных препаратов, потеснив многие виды сапрофитных микроорганизмов. В результате псевдомонады прочно заняли доминирующее положение в водоеме, резко ухудшив эпизоотическую ситуацию.
Озеро Хедо. Изучение бактериальной обсемененности наружных органов молоди радужной форели из озера Хедо в период с сентября 2008 года по сентябрь 2009 года позволяет достоверно (Р 0,05) установить, что на коже максимальная численность бактерий (2396±8 КОЕ/мл) соответствует периоду - сентябрь 2008 года (температура воды - 11,7С), минимальная (39±12 КОЕ/мл) - сентябрь 2009 года (10С). На жабрах максимальная численность бактерий (2132±31 КОЕ/мл) соответствует периоду - сентябрь 2008 года (11,7С), минимальная (58±14 КОЕ/мл) - декабрь 2008 года (1,5С) (рис. 12).
В период посадки молоди форели в садки (сентябрь 2008 года) на озере Хедо отмечена наивысшая численность бактерий (более 2 тыс. КОЕ/мл) на коже и жабрах, чем в остальные сезоны (рис. 12). По нашему мнению, причиной такой разницы могло быть стрессиро-ванное состояние, в котором находилась рыба после недавней перевозки. Возможно этим же объясняется дальнейшее более высокое микробное число в течение исследования у форели из озера Хедо, чем у форели из озера Муй. Низкая численность бактерий (менее 70 КОЕ/мл) выявлена в декабре 2008 года, что соответствует наиболее холодному сезону года (температура воды 1,5С). Однако в сентябре 2009 года при более высокой температуре воды (10С), установлена такая же низкая бактериальная обсемененность форели, как в декабре 2008 года, но возможно уже из-за какого-либо другого внешнего воздействия. Серьезной причиной мог послужить антропогенный фактор, поскольку санитарное качество воды к концу исследований становится все менее удовлетворительным. Самые низкие показатели численности зафиксированы в зимний период, при температуре воды 1,4С и осенний 2009 года, при температуре воды 10С.
Сопоставляя средние количественные данные бактериального населения на рыбе и температуры воды, с помощью однофакторного дисперсионного анализа (Р 0,05) установлена прямая зависимость - увеличение температуры, как правило, приводит к повышению средней численности бактерий (рис. 13).
Зависимость бактериальной численности на коже и жабрах рыб от температуры воды (озеро Хедо) В отличие от данных, полученных с форелевого хозяйства на водоеме Муй, результаты анализа из озера Хедо свидетельствуют об отсутствии различий по влиянию температуры на величину обсемененности кожи и жабр. Контаминация жабр на 64% зависит от температуры воды, тогда как контаминация кожи - на 96%. Температурный фактор оказывает достоверное влияние на численность бактерий, как на коже, так и на жабрах (при Р 0,05). Сравнение степени бактериальной обсемененности на коже и на жабрах не позволяет выявить достоверного различия между исследуемыми органами (Р 0,05).
В сентябре 2008 года характер роста культур на плотных питательных средах отличается небольшим разнообразием признаков. По форме колонии варьируют от округлых с ровными краями до амебовидных с волнистым.краем. Профиль — выпуклый, поверхность - гладкая, в основном колонии блестящие и бесцветные. Прозрачность - встречаются прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные колонии. Размеры (диаметр) варьируют от 2 до 6 мм. Более разнообразными культуральные признаки выявляются в декабре 2008 года и мае 2009 года, когда определены: форма колонии - округлые и амебовидные; выпуклые и плоские; края-волнистые и бахромчатые; поверхность шероховатая, гладкая или морщинистая; блестящие и прозрачные, непрозрачные, полупрозрачные;, бесцветные и пигментированные (желтые, салатовые, светло-розовые). Размер от 2 до 20 мм. В сентябре 2009 года встречаются колонии в основном округлые с ровными краями, но были и амебовидные с зубчатыми краями; в основном гладкая поверхность; блестящие; прозрачные и полупрозрачные; бесцветные и пигментированные (оранжевые, кремовые, розовые, желтые, светло-коричневые); от 2 до 17 мм в диаметре.
По результатам исследований получены данные, характеризующие качественный состав микробиоценоза молоди форели из озера Хедо. Микрофлора рыб представлена 6 семействами (Pseudomonadaceae, Enterobacteria-ceae, Micrococcaceae, Listeriaceae, Vibrionaceae, Saccharomycetaceae), 3 родами {Pseudomonas, Staphylococcus, Listeria). Таксономическое определение бактериальных штаммов, выделенных от радужной форели из хозяйства на озере Хедо, проведена по совокупности морфологических и биохимических признаков (табл. 13).
Оценка экологической и эпизоотической ситуации на рыбохозяйственном водоёме
На жабрах кокковая микрофлора (20%) встречается в сентябре 2009 года, на коже представители данной морфологической группы обнаружены в составе микробиоценоза рыб в декабре 2008 года (22,2%), в мае (8,3%) и сентябре 2009 года (11,1%).
Большинство штаммов, обладающих гемолитической активностью (40%), встречаются на начальном этапе проводимого исследования (сентябрь 2008 года). В остальное время так же отмечен гемолиз на кровяном агаре, однако, удельный вес таких штаммов небольшой. Большинство исследуемых бактерий во все сезоны подвижны (более 65%).
Рост плесневых грибов на питательных средах РПА и Сабуро со смывов с поверхности рыб (кожа, жабры) не зафиксирован.
Результаты посевов смыва с кожи и жабр на плотные селективные среды позволяют установить отсутствие бактериального роста на средах висмут-сульфит агар, Плоскирева, Эндо и Левина во все сезоны отбора проб, кроме мая 2009 года, когда на среде Плоскирева вырастает 31 КОЕ/мл.
К концу исследований (сентябрь 2009 года) результаты мониторинга микробиоценоза рыб и акватории форелевого хозяйства свидетельствуют об изменении условий в неблагоприятную сторону. Аллохтонная микрофлора доминирует над автохтонной, что говорит о воздействии антропогенного фактора со стороны форелевой фермы и нарушении процесса самоочищения. Бактериальная численность на коже и жабрах у молоди ниже нормы и соответствует значению 101 КОЕ/мл. Установлены высокие показатели СоИ-индекса, особенно осенью 2009 года, на что обращено внимание к принятию мер для устранения причин загрязнения воды.
Ладожское озеро. В результате проведенных исследований в период с 2008 по 2009 гг. получены данные от южной группы водоемов, представленные в таблице 23.
Ладожское озеро Святозеро Топозеро вода? Показатели выделения 00оо 0\ои в- о dссе "З4 ч о а. ноо\оо 00оо окт.09 (около садков) окт.09 (вдали от садков) оо о2 00о о с»ко автохтонные бактерии 21С, КОЕ/мл 265 627 154 57 2 , 139 597 { - 9 ср. аллохтонные бактерии 37С, КОЕ/мл 18 56 1 60 It ср. ср.- - 4 ср. СоН-индекс 21 1333 7667 0 28 33 3000» - - 1400 рост на среде Левина, КОЕ/мл 0 Proteus Proteus 0 0 і 0 - 0 рост на среде Эндо, КОЕ/мл 41 1 8 0 9 5 ср. - 24 210 споровые бактерии на РПА, КОЕ/мл 97 2 5 24 0 15 8 - 0 плесневые грибы 4 1 0 0 0 7 10 - 0 0 рыба смыв на РПА (кожа), КОЕ/мл 8 46 95 - 126 - - 860 ,785 смыв на РПА (жабры),КОЕ/мл 22 2 21 - 1467 - - 590 706 плесневые грибы і 3 13 4 - 14 - - 80/ 1 24. рост на KA, %гемолитическихбактерий 57 30 48 - 96,2 - - 27,3 90. 28,6 рост в полужидком агаре, % подвижныхбактерий 63,6 77,8 - - 72,7 - - - - Примечание: с. р. - сплошной рост; «-» - нет данных
Для микробиоценоза рыб на коже (рис. 36) и жабрах (рис. 37) характерно преобладание грамотрицательных бактерий над грамположительными.
Процентное соотношение грамположительной грамотрицательной микрофлоры на коже у форели из Ладожского озера
Процентное соотношение грамположительной и грамотрицательной микрофлоры на жабрах у форели из Ладожского озера
К зимне-весеннему периоду 2009 года удельный вес грамположительных бактерий вырастает на коже с 20 до 46%, на жабрах с 33,3 до 43%.
На коже и жабрах в июне 2008 года доминируют палочки над кокками, тогда как в зимне-весенний период (февраль-апрель 2009 года) удельный вес кокковой микрофлоры становится выше (54 и 57% соответственно) (рис. 38 и 39).
Среди бактериальных штаммов, выделенных от радужной форели, большинство обладает гемолитической активностью (57%) в июне 2008 года, в апреле 2009 года на их долю приходится 48%, а в феврале 2009 года - 30%. Многие бактерии подвижны в зимне-весенний период 2009 года - 77,8% и в июне 2008 года- 63,6%.
Плесневые грибы обнаружены только на кожных покровах форели, при этом достоверно (Р 0,05) установлена зависимость численности грибов на коже от температуры. Расчетное значение F (3,976) для кожи» больше табличного (3,354), факториальная дисперсия достоверно» отличается, от случайной» дисперсии, фактор-(температура) влияет на величину признака (численность плесневых грибов). При- этом сила влияния случайных факторов составляет 77%, а сила влияния изучаемого фактора на выборку 23%. Температурный фактор оказывает достоверное влияние на численность грибов на коже (при Р=0,03).
В результате посева смывов с кожи и жабр на плотные селективные среды, определен в июне 2008 года рост на средах Плоскирева (кожа — 1 КОЕ/мл, жабры - 1 КОЕ/мл) и Левина (кожа - 2 КОЕ/мл, жабры — 3 КОЕ/мл). На среде висмут-сульфит агар колонии отсутствуют. В феврале 2009 года выявлен рост на среде Плоскирева (жабры - 1 КОЕ/мл) и Левина (кожа — 15 КОЕ/мл, жабры - 1 КОЕ/мл). На среде висмут-сульфит агар колонии отсутствуют. Вх апреле 2009 года зафиксирован рост бактерий на средах Левина (кожа - 6 КОЕ/мл, жабры - 8 КОЕ/мл) и висмут-сульфит агар (1 КОЕ/мл). Роста колоний на среде Плоскирева нет.
Озеро Святозеро. Оценивая морфологические особенности микробиоценоза, установлено доминирование палочек (90,9%) над кокками (9,1%). В процентном соотношении грамотрицательная микрофлора доминирует на коже и жабрах (75 и 85,7% соответственно). Гемолитической активностью обладает 96,2% изученных штаммов, подвижностью - 72,7%.
Озеро Топозеро. В мае 2008 года на коже доминируют палочки (60%) над кокками (40%), а на жабрах палочки и кокки выявлены в равных количествах (50%). На коже доминирует грамположительная микрофлора (66,7%) над грамотрицательной. На жабрах грамотрицательная микрофлора (66,7%), доминирует над грамположительной. Гемолитической активностью обладает 27,3% штаммов..
В июле 2008 года на коже и жабрах доминируют палочки (100 и 75%) -и, грамотрицательная. микрофлора- (на коже 66,7%, на жабрах 100%)- над грамположительной. Однако удельный вес штаммов, обладающих гемолитической активность (фактор патогенности), увеличивается до 90%. Преобладание на коже и жабрах форели грамотрицательных бактерий доказывает хорошую реакцию фактора, неспецифической резистентности (лизоцима), действующего против грамположительных бактерий.
В микробиоценозе рыб на- форелевых хозяйствах (Ладожское озеро, Святозеро и Топозеро) доминируют бактерии рода Pseudomonas, что также отмечено для микробиоценоза рыб из водоема Хедо и Муй. Дополнительно, в акватории Ладожского озера, Святозеро и,Топозеро, определено присутствие индикаторов разложения белковых соединений — бактерии рода Bacillus (табл. 12). В отличие от микробиоценоза форели из водоема Хедо и Муй, выявлено полное отсутствие на рыбе представителей из семейства Vibrionaceae и Listeriaceae.
Индикаторная роль микрофлоры при определении состояния рыбохозяйственных водоемов
Анализируя полученные данные, сделаны выводы о том, что линии на графике (рис. 48) «с плесенью» и «без плесени» отражают динамику развития грибов (эукариот), а не тестового бактериального штамма (прокариот). Развитие микроорганизмов (линия на рис. 48 - «без плесени») происходит с задержкой, достигнув своего максимального значения лишь-после450 часов-термостатирования. Возможной причиной тому служит медленное развитие грибов из спор ш vitro, тогдаркак в другом случае (линия, на рис. 48 - «с плесенью»), грибы, уже находятся на более поздней стадии развития и обусловливают значения оптическош плотности раствора. В обоих случаях происходит ингибирующее влияние компонентов корма на развитие бактерий.
По дисперсионному анализу групповые средние арифметические оптической плотности раствора (D) отличаются достоверно для двух факторов - «срок инкубации» и «степень обсемененности корма микромицетами» (Р 0,05), то есть влияние на признак (D) этих факторов значимо. Влияние на признак фактора «степень разведения корма» — не значимо, (Р == 0,6860). «Сила влияния» срока инкубации на D составляет 72,3%, роль фактора «степень обсемененности корма микромицетами» оценивается в 1,3%. «Сила влияния» случайных факторов составила 25,9%. Оценка совместного действия факторов указала на значимое взаимное усиление факторов «степень обсемененности корма микромицетами» и «срок инкубации».
На основании результатов хронического эксперимента по изучению влияния корма сделаны выводы о подавляющем действии его компонентов на рост и развитие бактерий. Значение оптической плотности растворов с кормом обусловлено развитием плесневых грибов (эукариот), а не развитием Escherichia coli (прокариот), как в случае с контролем.
1 Микробиоценотические сообщества входят в структурную цепь водных экосистем, выполняя важную роль в процессе самоочищения водоемов. Формирование, динамика развития бактериальных структур и их взаимоотношения с другими организмами (рыбой) способствуют изменению динамического равновесия в водоемах. Наши исследования-в-этой области соотносятся с работами отечественных и зарубежных авторов. Накопление большого количества органических веществе воде приводит к росту бактериоценозов, изменению их качественных и количественных характеристик и формированию-определенных групп бактерий. Микробные сообщества выступают чувствительными индикаторами состояншвэкосистем. Появление и соотношение индикаторных бактерий в микробиоценозе воды и рыбы выявляет уровень бактериального загрязнения рыбоводных хозяйств с разным временем их эксплуатации, определяет этиологически значимые бактерии, способные к инфицированию выращиваемых рыб. Форелевые фермы, оказывают влияние на водную экосистему, однако это воздействие будет минимальным, если учтены и выполняются все нормы и требования. Срок эксплуатации водоема может быть длительным при правильном технологическом процессе рыборазведения (соблюдается проектная мощность хозяйства, расположение садковых линий, программа норм кормления, использование качественных кормов и др.). Эти мероприятия позволяют оптимизировать качество водной среды, а в благоприятных условиях обитания для рыб снижается риск развития инфекций. Поэтому актуальным и крайне необходимым остается проведение комплексных эколого-микробиологических исследований рыб, кормов и акватории, в пределах функционирующего форелевого хозяйства.
Важно также учитывать климатические особенности региона. Пресноводные экосистемы Севера являются малокомпонентными по своему составу, слабоустойчивыми и наиболее уязвимыми к влиянию антропогенных факторов, а восстановление и самоочищение среды происходит очень медленно.
При сравнении данных экологического мониторинга, полученных от двух групп форелевых хозяйств - расположенных севернее (Хедо и Муй), с периодом работы один год, и южнее (Ладожское озеро, Святозеро и Топозеро), с периодом работы более трех лет — выявлены некоторые различия. Качественный состав микробиоценоза рыб из водоемов Хедо и Муй включает в себя представителей семейств Vibrionaceae и Listeriaceae, которые отсутствуют на молоди из Ладожского озера, Святозеро и Топозеро. Количественные показатели бактериального населения, поверхности рыб из южной, группы водоемов сопоставимы с данными от рыб северной группы водоемов и варьируют в пределах от 10 до 10 КОЕ/мл. Для всех изученных хозяйств общим установлено доминирование в. микрофлоре рыб условно-патогенных бактерий рода Pseudomonas.
Очевидным становится влияние срока эксплуатации водоема (период работы) садковыми хозяйствами на качество водной» среды. По результатам наших исследований, установлена более низкая численность сапрофитных бактерий в акватории садкового хозяйства с периодом работы более трех лет. Также выявлена более высокая контаминация рыбы и воды плесневыми грибами, увеличивается число аллохтонной микрофлоры (антропогенное загрязнение), возрастает Соїі-индекс, повышается вирулентность бактерий за счет приобретения; ими факторов патогенности — ферменты агрессии (гемолизины); факторы адгезии и колонизации (поверхностные структуры клеточной стенки). Результаты изучения параметров гетеротрофного самоочищения на озерах позволяют установить снижение его интенсивности к концу годового» цикла наблюдений (соотношение численности гетеротрофов разных температур инкубации либо выравнивается, либо представители аллохтонной микрофлоры, дающие рост при 37С, начинают доминировать над представителями автохтонной микрофлоры 21 С). Возможно, это связано с низкими внутриводоемными температурами и избытком органического вещества в виде недоброкачественного корма, поступающего от рыбных хозяйств.
