Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Материал и методика 14
Глава 2. Метод «масштабных характеристик», как новый метод количественного описания температурно - временных закономерностей раннего развития горбуши 22
2.1 Сравнительный анализ степени аппроксимации данных по длительности развития эмбрионов горбуши при различной температуре воды различными уравнениями 22
2.2 Связь показателей метода «безразмерных характеристик» с масштабным коэффициентом квадратичного экспоненциального уравнения 32
2.3 Метод количественной оценки биологического возраста горбуши с использованием коэффициентом квадратичного экспоненциального уравнения (метод «масштабных характеристик») 34
Глава 3. Хронологическое описание развития горбуши в единицах биологического возраста 38
3.1. Развитие эмбрионов до вылупления («инкубация») 39
3.2. Развитие свободных эмбрионов («выдерживание») 45
3.3. Развитие личинок («подращивание») 51
Глава 4. Количественное описание роста эмбрионов и личинок горбуши в процессе ее искусственного разведения 54
4.1. Рост эмбрионов и свободных эмбрионов 54
4.2. Рост личинок горбуши 58
4.2.1. Рост личинок в экспериментах без искусственного кормления 59
4.2.2. Оценка влияния факторов среды на рост личинок горбуши в ходе ее подращивания с искусственным кормлением 61
4.2.3.Влияние возраста начала кормления и температуры на скорость перехода личинок на экзогенное питание 68
4.2.4. Влияние возраста начала кормления и температуры на темп роста массы тела личинок горбуши 73
Глава 5. Оптимизация сроков выпуска и перспективы управления скоростью разврітрія и роста молоди горбуши на рыбоводных заводах юго-восточного Сахалина 83
5.1. Сроки выпуска искусственно воспроизводимой и ската дикой молоди горбуши и коэффициенты возврата 83
5.2. Использование количественных закономерностей, полученных на основе биологического возраста, для моделирования динамики биологических показателей на ЛРЗ 100
Выводы 111
Практические рекомендации 113
Список ріспользованной лрітер атуры 115
Приложения 134
- Связь показателей метода «безразмерных характеристик» с масштабным коэффициентом квадратичного экспоненциального уравнения
- Развитие свободных эмбрионов («выдерживание»)
- Рост личинок в экспериментах без искусственного кормления
- Использование количественных закономерностей, полученных на основе биологического возраста, для моделирования динамики биологических показателей на ЛРЗ
Введение к работе
В Сахалинской области основу уловов прибрежного рыболовства составляют два вида дальневосточных лососей - горбуша (Oncorhynchus gorbuscha) и кета (О. keta). В конце 1990-х - начале 2000-х годов эти лососи в сумме обеспечивали среднегодовой вылов около 80 тысяч тонн при колебаниях уловов от 50 до 120 тысяч тонн. Немалую роль в формировании численности лососей играет искусственное разведение, которое обеспечивает до 90 % выпуска всей заводской молоди на Российском Дальнем Востоке. В конце ХХ-го столетия лососевые рыбоводные заводы (ЛРЗ) Сахалинской области ежегодно выпускали в море около 600 млн. шт. мальков лососей.
Более чем полувековая история разведения горбуши на Сахалине позволила выработать и внедрить эффективную схему биотехнического цикла (Смирнов, 1963; 1975; Канидьев, 1984; Рухлов, 1989; Каева, Тарасюк, 1989; Та-расюк, 1994), тем самым, обусловив рост коэффициентов возврата заводской горбуши и доведение ее доли в общих уловах горбуши на Сахалине до 20-40% (Коряковцев, 2000). Вместе с тем, еще есть резервы для увеличения этой доли, так как до сих пор не все вопросы биотехники разработаны в полной мере. Необходимые мероприятия для повышения эффективности заводского разведения лососей, в том числе и горбуши, были сформулированы еще в 1980-х годах (Вронский, І980). Эти меры исходили из решения трех основных проблем:
разработка методов регулирования сроков инкубации икры и подращивания молоди;
организация выпуска молоди в период наилучшей обеспеченности пищей в морских прибрежьях;
достижение оптимальных для данного вида размерно-весовых, физиологических и поведенческих показателей, обеспечивающих высокую жизнестойкость.
Исходя из поиска путей решения этих проблем были сформулированы главные задачи наших исследований.
Современный подход к искусственному разведению костистых рыб основан на изучении адаптивных возможностей развивающегося организма и перспективности использования экологических факторов в целях управления и регулирования развитием рыб. При этом важным является возможность управления развитием и ростом в раннем онтогенезе на основе знаний закономерностей влияния факторов среды на характер роста эмбрионов и молоди (Казаков, 1989; Рухлов, 1989; Душкина, 1998). Известно, что скорость развития эмбрионов и личинок лососей, как и других костистых рыб, зависит от температуры (Иванов, 1949; Вернидуб, 1949,1969; Канидьев, 1966, 1967а,б; Канидьев, Фроленко, 1965, Яндовская, 1964, 1976). Следовательно, необходимо определить соответствующий температурный режим для получения рыбоводной продукции не только в заранее планируемые сроки, но и с заданными морфо-физиологическими параметрами (Таманская, 1980; Проскуренко, Марковцев, 1986; Новиков, Строганов, 1991; Новиков, 2000). Однако, до настоящего времени отсутствуют научные разработки, которые могли бы позволить выполнить количественное описание изменения биологических показателей молоди горбуши на ранних этапах онтогенеза в зависимости от температуры.
Проблеме поиска температурно - временных закономерностей развития пойкилотермных животных в разные годы было посвящено большое количество научных изысканий. Наиболее целенаправленно и продуктивно в этом направлении работает Т.Л. Детлаф. Именно она сформулировала и затем, вместе со своими учениками и последователями, на протяжении многих лет развивала принцип применения биологического возраста через метод относительной (безразмерной) характеристики продолжительности развития (Детлаф, 1962, 1965, 1977, 1984, 1985, 1986, 1989, 1990,1996, 1998, 2001; Детлаф Т.А., Детлаф А.А., 1960а, б; Детлаф, Детлаф, Зубова,1995; Игнатьева, 1969, 1970, 1973, 1974, 1975, 1979, 1985, 1991; Игумнова, 1975, 1985).
Вопрос о способах определения так называемого «биологического времени» одним из первых, еще в 1936 году, рассмотрел французский физиолог Ле-комт дю Нуи. принявший за единицу биологического времени длительность заживления раны (Детлаф, 2001). Берилл (Berril, 1935), сравнивая продолжитель-
ность периода от осеменения до начала гаструляции, выразил его числом интервалов между появлением борозд 1-го и 2-го делений дробления. Детлаф (1953) обнаружила, что продолжительность одного синхронного деления дробления у зародышей осетра, севрюги и травяной лягушки при разной, но оптимальной температуре, равна 1/3 продолжительности периода оплодотворения. Положительные результаты были получены при использовании в качестве меры времени процента или доли продолжительности всего периода зародышевого развития животных от осеменения до вылупления (Детлаф, Гинзбург, 1954). Однако, в последующем в качестве единицы продолжительности развития, сопоставимой у многих пойкилотермных животных, Т.А. Детлаф была предложена длительность одного митотического цикла «тау-нулевое» (т0) в период синхронных делений дробления (Детлаф, Детлаф, 1960). Оказалось, что у многих видов пойкилотермных животных зависимость продолжительности развития от температуры имеет сходный характер и изображается одинаковым типом кривых: в зоне средних температур наклон их почти не изменяется, при повышении температуры уменьшается, а при понижении температуры становится все более крутым (Детлаф,2001). Был сделан вывод, что пропорциональность изменения продолжительности разных периодов развития при изменении температуры в границах оптимальных температур позволяет использовать в качестве меры для определения относительного времени развития продолжительность при той же температуре любого четко засекаемого периода развития тч (Детлаф, Детлаф, 1960).
Частное от деления тп (время развития в астрономических единицах времени) на то или тч показывает, во сколько раз тп больше или меньше, чем т0 или тх при любой оптимальной температуре развития. Получаемая в результате деления величина не зависит от температуры и при разной температуре остается постоянной величиной и может служить мерой времени развития. Пропорциональность изменения продолжительности разных процессов развития, происходящих при одинаковых изменениях температуры в границах биологического оптимума, присуща многим пойкилотерчным животным и обеспечивает их целостность и приспособление к жизни в колеблющихся условиях внешней среды (Детлаф, 1977.1986).
Для каждого вида животных мерой времени могут служить разные четко определяемые периоды развития.
Процент длительности всего периода эмбрионального развития - I % DT (Developmental Time method) - в качестве меры времени развития был использован применительно к осетровым рыбам (Детлаф, Гинзбург, 1954) и другим животных. Данный метод был применен Г.Г. Новиковым (2000) для описания скорости развития целого ряда костистых рыб (треска, пинагор, белорыбица, семга, балтийский лосось и микижа).
Ю.Н. Город иловым была предложена иная эталонная мера - «тау-сомит» или ts (Городилов, 1980,1983а,б,1985,1986,1988,1990,1991; Городилов и др.1988; Gorodilov, 1992,1995,1996), представляющая собой время вычленения одного сегмента или одной пары сомитов. Характер изменения ts от температуры является аналогичным соответствующему изменению от температуры величины т0. Автором был выявлен равномерный ритм синхронной сегментации сомитов при разной, но постоянной в каждом случае, температуре, и была рассчитана продолжительность ts для ряда вида рыб при одной из средних оптимальных температур. Эти исследования были проведены Ю. Н. Городиловым по развитию атлантического лосося, окуня, щуки и ряда других видов костистых рыб.
Разработчиками метода безразмерных характеристик впервые было предложено определение биологического возраста: «биологическим возрастом зародыша называется численное выражение определенной степени морфологического развития, причем его величина постоянна и независима от условий среды, при которой происходит развитие» (Городилов, Свимонишвили, 1979). Использование безразмерных критериев (тп/тч) позволяет измерять продолжительность развития с учетом видовой специфичности скорости развития (Детлаф, Детлаф, 1960; Детлаф, 2001).
К сожалению, сложность оценки биологического возраста с использованием этих показателей препятствовала широкому распространению метода в практическом рыбоводстве. Метод требует большого количества экспериментальных работ, выполняемых высококвалифицированными специалистами-эмбриологами, а его практическое применение основано на табличных значени-
ях показателей безразмерных характеристик. Вместе с тем, для того, чтобы составить такие таблицы, необходимо наличие соответствующей исследовательской материальной базы - сложных экспериментальных биотехнологических систем, позволяющих проводить инкубацию икры при различных постоянных температурных режимах, оптических приборов с высокой степенью разрешения. До настоящего времени детального описания развития горбуши с помощью безразмерных характеристик, позволяющего использовать этот метод на практике, в отечественной литературе не приведено, хотя такого рода наблюдения по данному виду проводились (Городилов, 2001). По этой причине мы сделали попытку отыскать показатель биологического возраста с помощью разработки нового методического подхода.
Ключом к разработке такого метода явилось то обстоятельство, что еще в 1960-х гг. Б.М. Медниковым (1965) и Г.Г. Винбергом (1968) была доказана связь между длительностью развития пойкилотермных животных и температурой, наилучшим образом описываемая экспоненциальной функцией. Нам удалось выяснить, что между показателями экспоненциального уравнения и безразмерными характеристиками имеется математическая связь (Тарасюк, Тарасюк, 1989). Мы пришли к выводу, что масштабный коэффициент экспоненциального, а также экспоненциального квадратичного уравнения, можно использовать в качестве показателя биологического возраста (Тарасюк, 1988, 2001а; Тарасюк, Тарасюк, 1989). Определенный с помощью коэффициентов экспоненциального квадратичного уравнения биологический возраст горбуши явился той методической основой, на которой были получены все количественные закономерности ее роста на ранних этапах онтогенеза.
О необходимости регулирования сроков выпуска молоди известно с начала 1960-х гг. В частности, было рекомендовано при выпуске молоди ориентироваться на начало естественного ската (Смирнов, 1963; Смирнов, Камышная, 1965; Канидьев, 1965; Фроленко, 1965). Важность синхронизации процесса выпуска заводской молоди с периодом наступления благоприятных условий в прибрежье и скатом диких рыб подчеркивается во многих работах (Баранникова, 1975; Вронский, 1980; Кобаяси, 1988; Марковцев,1989; Кляшторин, Смирнов,
1992; Карпенко, 1998). Обычно скат молоди с естественных нерестилищ в реках восточной части Сахалина происходит в мае - июне. Между тем, в заводских условиях развитие горбуши протекает быстрее, чем в естественных, и она раньше дикой достигает готовности к скату (Канидьев,1984; Марковцев,1989). Ранний выпуск молоди с заводов часто производился уже с конца апреля, в результате она попадала в прибрежье, когда условия для нагула были еще неблагоприятными. Изучение динамики естественной покатной миграции горбуши из рек юго-восточного Сахалина позволило специалистам СахТИНРО в конце 1980-х гг. подготовить рекомендации по оптимизации сроков выпуска молоди горбуши с учетом эволюционно сформировавшихся сроков ската (Тарасюк, 19946).
Реальным способом увеличения промысловых возвратов лососей является улучшение качества выпускаемой молоди (Канидьев, Гамыгин,1979; Марков-цев,1989), так как ее выживаемость повышается с увеличением длины их тела (Бирман, 1953; Канидьев, 1967, 1984; Леман, Чебанова, 2002; Каев, Чупахин, 2003). Вместе с тем, достигнуть увеличения размерных показателей горбуши без ее искусственного кормления невозможно. На необходимость кормления горбуши на рыбоводных заводах указывали еще Л.А. Фроленко (I960, 1964), А.Н. Канидьев (1965), А.И. Смирнов (1975). Однако, подращивание молоди горбуши с применением искусственных кормов было начато на сахалинских лососевых рыбоводных заводах (ЛРЗ) лишь в 1990-е годы. В немалой степени этому способствовало внедрение рекомендаций СахНИРО по оптимизации сроков выпуска и включению в биотехнический цикл этапа кормления молоди. Изменение биотехники искусственного разведения горбуши не могло не сказаться на его эффективности, что подтверждается увеличением коэффициентов возврата заводских рыб (Коряковцев, 2001).
После проведенной в конце 1980-х гг. реконструкции ЛРЗ Сахалина на многих из них стало возможным использование смешанного водоснабжения -как из подрусловых водозаборов, так и глубинных скважин. Это предопределило появление реальной технической возможности управления скоростью роста для получения молоди с заданными параметрами в сроки, благоприятные для ее выпуска. Вместе с тем, это сделало актуальной задачу расчета соответствующего
температурного режима, оптимизированного по критерию максимальной скорости роста в процессе подращивания и, одновременно, с минимальными затратами на коррекцию существующих на рыбоводных заводах температурных условий.
Реализация приведенных выше трех направлений исследований осуществлялась на основе данных, собранных в ходе проведенных нами в 1985-2000 гг. экспериментальных работ на ЛРЗ, обработки и анализа их результатов с привлечением нового, разработанного нами метода оценки биологического возраста.
Связь показателей метода «безразмерных характеристик» с масштабным коэффициентом квадратичного экспоненциального уравнения
Перечисленные во введении настоящей работы подходы к количественному описанию длительности развития поикилотермных животных в зависимости от температуры, с одной стороны, с привлечением безразмерных характеристик, а с другой - с использованием математических уравнений, развивались параллельно, не пересекаясь. Эта особенность сузила возможные области общего применения их результатов. Развитие концепции биологического возраста, выдвинутой при использовании метода безразмерных характеристик, и дополненное использованием математических уравнений, на наш взгляд, могло бы позволить исследователям, с одной стороны, упростить процедуру определения возраста, отойдя от табличных значений, а с другой - экстраполировать способ определения возраста и на более поздние периоды развития, нежели эмбриональный. С этой целью мы предприняли попытку выразить функциональную зависимость безразмерных характеристики «тау-сомит» и «тау-ноль» от температуры, проанализировав математический смысл безразмерных показателей. «Тау-нуль» и «тау-сомит» изменяется в зависимости от температуры сходным обра- Мы предположили, что эту зависимость можно описать с помощью экспоненциального уравнения (Тарасюк, Тарасюк, 1989). Ю.Н. Городиловым (1992) было доказано, что изменение «тау-сомит» в зависимости от температуры, при его логарифмировании, лучше всего описывается уравнением логарифмической параболы второй степени, а без логарифмирования - квадратичным экспоненциальным уравнением.
Следовательно, между коэффициентами безразмерных характеристик и коэффициентами экспоненциального уравнения имеется математическая связь. Рассмотрим одно из основных положений, на котором базируется метод безразмерных характеристик на примере показателя «тау-сомит». Так, Ю.Н. Городиловым (Городилов, Свимонишвили, 1979) был выявлен равномерный ритм синхронной сегментации сомитов при разной, но постоянной в каждом случае, температуре, и рассчитана продолжительность т3 для ряда вида рыб при одной из средних оптимальных температур по формуле: где Nt и N;- время в начале и в конце изучаемого периода, а Hi и Н2 - числа сомитов в эти же моменты времени. Из уравнений [2.6] и [2.19] следует, что продолжительность одного тау-цикла, то есть, время формирования одной пары сомитов (Н2-Ні) = 1 изменяется в зависимости от температуры следующим образом: где Nj и N2 - длительность развития от оплодотворения до начала формирования первой и второй пары сомитов, соответственно, а, и а - соответствующие масштабные коэффициенты, Ъ - коэффициент термолабильности. В данном случае величина (а-а ) является условным показателем продолжительности формирования одной пары сомитов при температуре 0С, следовательно, является величиной постоянной.
Обозначив его как x s, получили следующее уравнение (Тарасюк, Та-расюк, 1989): С учетом зависимости коэффициента Ъ от температуры, которая использована в квадратичном экспоненциальном уравнении [2.10], полученное нами выражение (17) преобразуется в уравнение вида : Такое уравнение было ранее получено Городиловым (1992), показавшим, что оно позволяет описать с высокой точностью изменение, в зависимости от температуры, как величины «тау-сомита», так и величины «тау-ноль». Как показала Т.А. Детлаф (2001), при одинаковом изменении температуры продолжительность разных периодов развития изменяется пропорционально. Следовательно, квадратичное уравнение [2.9], описывающее длительность развития в зависимости от температуры, можно использовать для аппроксимации длительности развития до наступления любых других моментов развития, а не только наступления вылупления эмбрионов. Эти уравнения будет отличаться друг от друга только масштабными коэффициентами, прочие же коэффициенты, имеющие смысл
Развитие свободных эмбрионов («выдерживание»)
Завершается эмбриональный период развития двумя этапами, продолжающимися до момента готовности свободного эмбриона к смешенному питанию, то есть превращения его в личинку.
XII этап («Пассивное состояние зародышей»), характеризуется их состоянием после вылупления (рис. 12). Вылуплеиие зародышей является сложным процессом, который может нормально осуществляться только при наличии определенных экологических УСЛОВИЙ. В момент вылупления снимается защитное действие ооолочки и перивителлиновой жидкости. При этом резко изменяются условия окружающей среды, улучшаются условия дыхания и появляется возможность свободных движений (Казаков, рыб достаточно подробно описан Д.А. Павловым (1989), использовавшим значительное количество опубликованных материалов других авторов. Этап начинается, когда движения грудных плавников становятся непрерывными, а перемещения зародыша - частыми и интенсивными. Вследствие интенсивного движения грудных плавников перемешивается периви-теллиновая жидкость, что способствует выделению и равномерному распределению фермента вылупления - хориназы. После выделения секрета желез вылупле-ния начинается ферментативный лизис оболочки яйца, который в наибольшей степени идет лишь в некоторых участках. Только в этих участках оболочка значительно утончается, меняются ее структурные свойства. Наружный слой оболочки остается практически не лизированным. В конце периода инкубации толщина оболочки становится неравномерной, диаметр ее канальцев увеличивается, перегородки в них разрушаются. В результате этого под оболочку засасывается некоторое количество воды, а прочность ее снижается. В процессе энергичных движений хвостового отдела зародыша оболочка прорывается. При нормальном вылуплении эмбрион выходит из оболочки хвостовой частью вперед (Павлов, 1989).
Процесс вылупления растянут во времени и его различные периоды в биотехническом цикле условно подразделяются на три фазы - начало вылупления, массовое вылупление и конец вылупления. Длительность периода вылупления из икры одной и той же самки или одной партии икры от нескольких самок, собранной одновременно и инкубируемой в одинаковых условиях, как считает Р.В. Казаков (1982), может служить одним из показателей состояния зародышей. Так, для атлантического лосося вылупление эмбрионов одной партии обычно длится 3-5 дней, а более растянутые сроки могут быть обусловлены наследственными причинами, но чаще это свидетельствует о неблагоприятном воздействии каких-либо факторов среды. В любом случае, растянутые процессы вылупления заводских партий икры приводит к увеличению разнокачественности зародышей и личинок и повышению их смертности (Казаков, 1982). Согласно опубликованных данных, на сахалинских заводах продолжительность вылупления бывает весьма значительной. Так. на Лесном ЛРЗ, по наблюдениям А.И. Смирнова (1975), длительность вылупления большей части эмбрионов горбуши на завершающем этапе инкубации, протекавшей при температуре 8,9-9,7 С, составляла до 21 СУТОК, при 6,7-7,3С - до 24, при 5,2-5,6С - до 34, а при 3,8-4,4С - до 50 СУТОК. Из приведенных данных видно, что снижение температуры инкубации приводит к большей растянутости вылупления. На естественных нерестилищах выход эмбрионов горбуши из икринок происходит также при низкой температуре воды. Так, в шестидесятые годы на реке Лесной температура воды в нерестовых буграх на момент вылупления составляла 0,15-0,20С (Канидьев, 1966, 19676, 1984).
Причины такой растянутости процесса в литературе, кроме приведенной выше гипотезы Р.В. Казакова (1982) о неблагоприятном влиянии каких-либо факторов среды, не рассмотрены. Как нам представляется, эта особенность этапа может определяться несколькими обстоятельствами. Во-первых, вылупление как в естественных условиях, так и на заводах, происходит при низких значениях температур. Поэтому, хотя календарные сроки вылупления получаются растянутыми, в то же время, различие эмбрионов по возрасту, в котором происходит вылупление, выраженному в сутках биологического возраста, будет уже менее значительным. Во-вторых, развитие любой экспериментальной (либо производственной) партии икры в условиях нерегулируемого суточного хода температур протекает лишь при условно одинаковой температуре, когда эмбрионы расположены пространственно в различных слоях, омываются различными водными потоками. Ясно, что и суточные колебания температур более значимы для одних слоев икры, а для других слоев -менее значимы. Следовательно, при такой «условной» однородности температур условия для всей СОВОКУПНОСТИ индивидуальных развивающихся эмбрионов имеют некоторые фактические различия. А это означаег, что величина биологического возраста для наблюдаемых партий является, по существу, интегрированным пока- зателем, и имеет вероятностное значение. Индивидуальная разнокачественность определяет соответствующие различия в темпе эмбриогенеза, даже в случае развития эмбрионов в условно одинаковых температурных условиях одной и той же экспериментальной, либо производственной партии. По всей видимости, не единовременное протекание этапа вылупления горбуши является результатом как естественной разнокачественности исходного биологического материала, так и температурных условий развития, а усиливает ее эффект низкая температура. По нашим материалам, на сахалинских ЛРЗ температура в момент массового вылупления в основном довольно низка. Из табл. 8 следует, что на более холодно-водном Лесном ЛРЗ вылупление протекает при температурах 0,01-5,7С (в среднем - около 0,7С), а на относительно более тепловодном Анивском ЛРЗ - при температурах 0,4-6,8С (в среднем 2,3 8С).
Рост личинок в экспериментах без искусственного кормления
Рассмотрим динамику биологических показателей для личинок, не получавших искусственного корма, то есть, лишенных движущей силы роста. Организуя такой эксперимент, мы хотели, во-первых, проследить, что же происходит с молодью на рыбоводных заводах, где процесс кормления отсутствует в биотехническом цикле. Второй же нашей задачей было попытаться, контролируя изменение биологических показателей молоди, определить тот возраст, с которого следует начинать ее кормить. При этом, мы исходили из той гипотезы, что уменьшение энергетического запаса желточного мешка до какого-то предела в процессе расходования энергии на рост и дыхание вызовет торможение роста. И такая задача была решена в ходе эксперимента.
Изменение биологических показателей свободных эмбрионов и личинок горбуши в экспериментах без искусственного кормления показано на рис. 21. До достижения биологического возраста 400 суток б.в. рост эмбрионов в длину был прямолинеен, как это было описано в предыдущем разделе, но по мере превращения их в личинок и дальнейшего выдерживания без кормления, скорость роста молоди замедлялась, и для ее описания на данных этапах развития более подходила уже не прямолинейная, а криволинейная функция (рис. 21 а). Общая масса тела молоди изменялась аналогичным образом. После достижения 400 суток б.в. ее рост замедлился, а после 450 суток б.в. масса тела начала уменьшаться (рис 21 б).
После достижения возраста 400 суток б.в. нарастание массы тела тушки перестает быть линейным и начинает замедляться. К возрасту 450 суток б.в. ее значения достигли предела (190-200 мг), после чего наблюдалось уменьшение этого показателя (рис 21 в). Темп расходования желточного мешка в зависимости от возраста, также как и других рассмотренных показателей, был прямолинейным до биологического возраста 400-410 суток б.в., а затем замедлился (рис 21 г).
Приведенные экспериментальные данные наблюдений за биологическими показателями голодающей молоди горбуши свидетельствуют о недопустимости выдерживания личинок горбуши в прудах без искусственной подкормки. B.C. Ивлевым (1977) было показано, что потеря массы молодью рыб вследствие голодания на 25-30 % от исходной - летальна. В наших экспериментах, к возрасту 530 суток б.в. масса тела уменьшалась до 190-200 мг, а потеря массы составила 18-33 % от исходных значений. С этого момента резко возрастала смертность ослабленной молоди, достигавшая 68 %. Федоров и Богданов (1978) также наблюдали возрастание количества погибающих личинок горбуши с увеличением срока запаздывания перевода их на питание, достигающее 53 %. Выдерживание личинок горбуши без кормления может явиться причиной усугубления дистрофических проявлений, массовой гибели и ни в коем случае не должно применяться в практике рыбоводства. Кроме фактора обеспеченности пищей, на рост личинок горбуши может влиять множество иных факторов, среди которых необходимо определить основные.
Задачей проводимого нами анализа являлось выделение тех факторов среды, которые способствуют при подращивании интенсивному росту и дают возможность получать качественную, жизнестойкую молодь. В качестве абиотических факторов рассмотрели среднюю температуру в ходе подращивания ( Т ). Температура - важнейший показатель в жизни рыб, она влияет на скорость потребления и переваривания пищи, на темп роста и эффективность конвертирования, на поддерживающие функции - стандартный обмен, пищевой обмен и поддерживающий рацион. Диапазон значений средней температуры в наших вариантах составлял 5,4-12,8С (табл.10).
Другим важнейшим абиотическим фактором является содержание кислорода. В наших экспериментах мы не ставили себе целью понизить концентрацию кислорода на втоке водоисточника таким образом, чтобы она стала лимитировать обмен веществ. Значение этого показателя варьировало в очень небольших пределах (от 9 до 12 мг/л) и соответствовало оптимальному уровню для содержания молоди горбуши, поэтому, в анализе степени влияния факторов на рост молоди нами этот фактор не рассматривался.
Из биотических факторов были выбраны рацион, плотность посадки, возраст молоди в конце эксперимента и в начале кормления. Величина рациона ( R ) изменялась в пределах от 1,4 до 6,0 % от массы тела, чаще рацион составлял 3,0% от веса тела. Данное значение соответствует оптимальному при подращивании молоди горбуши (Смирнов, 1963).
Плотность посадки ( Р ) варьировала в широких пределах - от 10 до 83,3 тыс.шт./м3. Измерение плотности посадки, в отличие от принятого в рыбоводстве показателя тыс.шт./м", представляется нам более правильным, поскольку, уровень воды при подращивании в условиях ЛРЗ сильно варьирует - от 15 -20 см до 50-60 см и более. Поэтому, при одном и том же показателе, использующем единицы тыс.штУм2, при различном уровне воды фактическая плотность молоди будет различаться в несколько раз. Диапазон возрастов ( Af), с которых было начато кормление молоди, измерялся с 348 до 497 суток б.в. Это соответствует степени развитию молоди, в одном случае, до заключительного (XIII) этапа свободного эмбриона, в другом -до полного рассасывания желточного мешка у личинки и начала превращения ее в малька. В качестве показателя длительности процесса подращивания использовали значение возраста ( At), до которого продолжалось кормление. Этот показатель также широко варьировал - от 434 до 613 суток б.в. В качестве зависимой переменной использовали средние значения массы -тела Wt (мг) на дату завершения подращивания. Она изменялась в различных вариантах подращивания от 237,1 до 772,7 мг. Корреляционный анализ показал, что часть переменных, использованных в анализе в качестве показателей факторов среды, связаны между собой. Достоверные на уровне значимости р 0,05 коэффициенты корреляции имели между собой следующие факторы: возраст личинок в конце подращивания - с их возрастом в начале подращивания (г =+ 0,61), и температура воды с плотностью посадки (г = - 0.50), (табл. 11). Между тем, выявленная связь нам представляется формальной, так как отсутствуют сколь-либо правдоподобные причины, которые могли бы объяснить их наличие.
Использование количественных закономерностей, полученных на основе биологического возраста, для моделирования динамики биологических показателей на ЛРЗ
В конце 1980-х гг. на основании предварительных исследований нами были подготовлены рекомендации для ФГУ «Сахалинрыбвод» по регулированию продолжительности эмбрионально-личиночного развития молоди горбуши на ЛРЗ юго-восточного Сахалина (Тарасюк, 1988). В рекомендациях предлагалось внести изменения в существующий к тому времени биотехнический цикл, предусматривающие: - согласование сроков выпуска рыбоводной продукции с датой наступления благоприятных температурных условий в прибрежье; - проведение искусственного регулирования температуры в период инкубации икры и выдерживания личинок таким образом, чтобы к моменту естественного весеннего прогрева воды в прудах до температуры 6С, не лимитирующей переход на питание, получить молодь, не испытывающую физиологических последствий от вынужденного голодания в результате нехватки запасов желточного мешка; - внедрение в биотехнический цикл этапа кормления в ходе выдерживания личинок до наступления благоприятных условий в прибрежье (конец первой декады июня). Экспериментальные работы показали, что в результате кормления в условиях естественного хода весеннего повышения температур в прудах к моменту выпуска молодь может достигнуть средней навески до 400 мг (Тарасюк,1988). Рекомендации были внедрены в биотехнический цикл в части организации кормления молоди в прудах и синхронизации выпуска молоди со временем устойчивого прогрева прибрежья до 7,0С. Вместе с тем, та часть рекомендаций, которая касалась управления скоростью развития и роста молоди путем терморегуляции, так и не была апробирована на ЛРЗ. Отчасти, это было связано с отсутствием технических возможностей для управления температурным режимом на большинстве ЛРЗ.
Применяемый для искусственного разведения горбуши температурный режим характеризуется тремя фазами: осенним понижением значений температур (1 сентября - 30 ноября), зимней (1 декабря - 31 марта) их стабилизацией на самом низком уровне и весенним (с I апреля) повышением значений температур воды. На рис. 34 приведена динамика температур водоисточников трех типичных для района юго-восточного побережья острова ЛРЗ. Средние значения температуры за весь период биотехнического цикла на этих заводах практически совпадают, изменяясь от 3,5 до 3,6С (табл. 24). Между тем, по сезонам между ними четко прослеживаются отличия - в осенний период максимальная температура отмечается на Березняковском, в зимний - на Соколовском, а в весенний - на Лесном ЛРЗ. Напротив, минималь ные температуры отмечаются осенью и зимой на Лесном ЛРЗ, а весной - на Соколовском ЛРЗ. Эти фазы изменения температур в целом соотносятся с основными периодами биотехнического цикла, соответственно, инкубацией икры, выдерживанием свободных эмбрионов и подращиванием личинок. Результаты наших исследований по изучению скорости развития и роста горбуши на ранних стадиях онтогенеза дали реальный инструмент для осуществления количественного и качественного анализа имеюще жима на предмет его соответст вия оптимальным условиям для разведения горбуши. В качестве фактических данных требуется среднемноголетняя информация по среднесуточным температурам воды за весь период выращивания горбуши.
Реализуется такой анализ путем расчета биологического возраста и соответствующих ему значений биологических показателей эмбрионов, личинок и мальков горбуши с использованием выявленных количественных связей, а также с с использованием данных по «узловым» моментам биотехнического цикла. К таким моментам мы относим следующие: 1) «Закладка» - закладка икры на инкубацию. Важными в биотехническом процессе являются первые партии, которые начинают развиваться при высоких осенних температурах, и подходят к моменту выпуска, имея максимальный биологический возраст. Как правило, первые партии икры закладываются на инкубацию в начале сентября. С этого времени начинается развитие эмбриона. Температура воды в пределах от 7 до 16С, при которой происходит закладка на ЛРЗ Сахалина, определяет успешность дальнейшей инкубации; 2) «Глазок» - наступление VIII этапа развития эмбрионов, который характеризуется появлением пигментных зерен на глазных пузырях. Прогнозирование наступления этапа (80,0 суток биологического возраста) важно, поскольку чувствительность эмбрионов к внешним воздействиям понижается. С этого времени можно проводить профилактические рыбоводные мероприятия; 3) «Вылупление» - наступление массового вылупления свободных эмбрионов из оболочек. Происходит в возрасте 215-216 суток б.в. К этому времени эмбрионы должны быть перемещены из инкубаторов на субстрат для выдерживания в питомнике. Вылупление происходит при температуре 0,1-7,5С; 4) «Дефицит» - с этого времени у свободных эмбрионов отмечается дефицит запасов желточного мешка, который начинает расходоваться медленнее. Свободный эмбрион превращается в личинку и с этого времени ее нужно переводить на смешанное питание, приучая к искусственным кормам. Наступает в биологическом возрасте 400 суток б.в. Начинать кормить следует при температуре 6-12С, обеспечивающей быстрый переход на смешанное питание;
