Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
Глава 2. Материал и методика 29
2.1 Объекты исследования 29
2.2 Методика проведения поведенческих экспериментов 30
2.3 Методика исследования поведенческого вкусового ответа 32
2.4 Методика приготовления экспериментальных гранул 33
2.5 Методика окрашивания рыб 35
2.6 Статистическая обработка данных 36
2.7 Общая характеристика материала 36
Глава 3. Результаты 38
3.1 Исследование вкусовых предпочтений и вкусового поведенческого ответа трехиглых колюшек 38
3.1.1 Балтийская колюшка 3 8
3.1.2. Беломорская колюшка 43
3.1.2.1. Форма trachuras 43
3.1.2.2. Форма leiurus 50
3.1.3. Норвежская колюшка 53
3.1.4. Камчатская колюшка 57
3.2. Исследование вкусовых предпочтений и вкусового поведенческого ответа девятииглых колюшек 60
3.2.1. Москворецкая колюшка 60
3.2.2. Беломорская колюшка 64
3.2.3. Камчатская колюшка 67
3.3. Исследование вкусовых предпочтений трехиглой колюшки структурных производных и стереоизомеров аминокислот и их солей 71
3.4. Определение пороговой концентрации глутамина для девятииглой колюшки 74
3.5 Исследование вкусовой привлекательности органических кислот для девятииглой колюшки 75
3.6. Исследование динамики вкусового поведенческого ответа девятииглой колюшки 77
Глава 4. Обсуждение 82
Заключение 118
Выводы 121
Список работ, опубликованных по теме диссертации 123
Список литературы 124
Приложение 143
- Методика проведения поведенческих экспериментов
- Статистическая обработка данных
- Исследование вкусовых предпочтений и вкусового поведенческого ответа девятииглых колюшек
- Определение пороговой концентрации глутамина для девятииглой колюшки
Введение к работе
Актуальность темы. Пищевое поведение представляет собой важнейшую жизненную функцию, в его регуляции принимают участие все сенсорные системы. Заключительная фаза, когда происходит оценка качества и пригодности пищи, основана на функции вкусовой рецепции (Atema, 1980; Павлов, Касумян, 1998). Вкусовые предпочтения рыб долгое время оставались неизвестными, лишь в последние годы они стали предметом специальных исследований (Kasumyan, D0ving, 2003). Установлено, что вкусовые спектры, опосредуемые внутриротовой вкусовой системой, характеризуются высокой видовой специфичностью. У рыб, сходных по образу жизни и питанию, они различаются не только по составу, но и по широте. Среди исследованных видов число близкородственных относительно невелико, степень сходства или отличий их вкусовых предпочтений не вполне ясна. Особый интерес представляет сравнение вкусовых спектров у тех из близкородственных рыб, которые встречаются совместно в одних и тех же водоемах, населяют в них сходные биотопы и используют в пищу близкие кормовые организмы. Полностью отсутствуют сравнительные данные о вкусовых предпочтениях у разных морфо-биологических форм, часто встречающихся у рыб. Ничего не известно об изменениях вкусовых предпочтений у рыб, совершающих анадромные или катадромные миграции и продолжающих питаться после перехода в новую среду обитания. Исследования внутривидовой вариабельности вкусовой рецепции не обнаруживают значительных отличий во вкусовых спектрах у особей смежных поколений, не выявлена популяционная специфичность вкусовых спектров, как это показано на примере трех популяций кумжи Salmo trutta (Касумян, Сидоров, 2005). Насколько универсально последнее положение и касается ли оно изолированных популяций, далеко отстоящих друг от друга, остается невыясненным. Особый интерес в этом отношении представляют короткоцикловые рыбы, такие как колюшковые (Gasterosteidae), у которых могут происходить быстрые изменения популяционных характеристик вкусовой рецепции. Сравнение вкусовых предпочтений у короткоцикловых рыб разных популяций или разных поколений позволит выяснить стабильность вкусовых спектров во времени.
С помощью поведенческих методов тестирования вкусовая чувствительность определена лишь для некоторых рыб, данные о вкусовой дифференциальной чувствительности рыб отсутствуют полностью. Сведения о вкусовом поведении, связанном с тестированием рыбами пищевых объектов, отрывочны и касаются крайне ограниченного числа видов. Особенности и закономерности этой формы поведения не установлены.
Цель работы. Определить вкусовые предпочтения и особенности вкусового поведения у близкородственных видов рыб и у рыб разной популяционной принадлежности, разных поколений и морфобиологических форм (на примере трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus и девятииглой колюшки Pungitius pungitius).
В задачи исследования входило:
определить вкусовые предпочтения трехиглой и девятииглой колюшек различных типов вкусовых веществ (классические вкусовые вещества, свободные аминокислоты и их производные, органические кислоты);
сравнить вкусовые предпочтения трехиглой и девятииглой колюшек разных популяций, морфобиологических форм и поколений;
исследовать особенности вкусового поведения колгошковых рыб разных популяций и морфобиологических форм, его структуру и динамику проявления;
исследовать вкусовые предпочтения трехиглой колюшки в пресной и морской воде;
исследовать связь между вкусовой привлекательностью веществ и их некоторыми структурными и физико-химическими свойствами;
определить абсолютную и дифференциальную вкусовую чувствительность колюшковых рыб.
Научная новизна. Научная новизна настоящей диссертационной работы
заключается в расширении представлений о вкусовой рецепции у
близкородственных видов рыб и в выяснении особенностей проявляемого ими
вкусового поведенческого ответа. В работе впервые определены вкусовые
предпочтения трехиглой и девятииглой колюшек разных популяций и
морфобиологических форм к классическим вкусовым веществам, свободным
аминокислотам и их производным, к органическим кислотам.
Впервые установлено, что рыбы, близкие по систематике и образу жизни могут иметь сходные вкусовые предпочтения. Показано, что внутривидовая вариабельность вкусовых спектров, связанная с разной популяционной принадлежностью рыб или принадлежностью к разным морфобиологическим формам и разным поколениям выражена слабо. Вкусовые предпочтения колюшек не изменяются существенным образом при переходе рыб из морской воды в пресную. Установлено, что некоторые из параметров вкусового ответа (число повторных схватываний и продолжительность вкусового тестирования пищевых объектов) могут различаться у особей разных популяций и разных поколений. Подтверждено, что L-аминокислоты и их а-формы обладают более высокой вкусовой привлекательностью, чем D-энантиомеры и Р-формы. Соли высокопривлекательных по вкусу аминокислот не обладают стимулирующим действием. Впервые установлено, что уменьшение или увеличение концентрации действующего вещества в 5 раз вызывает достоверное изменение вкусовой привлекательности пищевых объектов. Показано, что длительность вкусового поведенческого ответа рыб определяется продолжительностью последовательных удержаний пищевого объекта и в меньшей степени интервалами между повторными схватываниями.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут найти применение в практике современной аквакультуры и рыболовства в качестве теоретической основы для поиска и создания высокоэффективных вкусовых стимуляторов для рыб, для повышения вкусовой привлекательности искусственных кормов, приманок и насадок, для разработки способов направленного регулирования с помощью химических стимулов заключительной фазы сложно организованного пищевого поведения рыб. Результаты исследования используются в рамках курсов лекций «Физиология рыб» и «Поведение рыб», читаемого студентам кафедры ихтиологии Биологического факультета МГУ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. У рыб одного вида, но относящихся к разным популяциям или разным
морфобиологическим формам, а также у близкородственных рыб, ведущих
сходный образ жизни, вкусовые предпочтения характеризуются высокой степенью
сходства.
Популяционные характеристики вкусовой рецепции у короткоцикловых рыб стабильны во времени. Смена условий обитания рыб не приводит к существенным сдвигам вкусовых предпочтений, однако влияет на вкусовой поведенческий ответ.
Модификация молекулы вещества изменяет его вкусовые свойства для рыб. Рыбы обладают хорошо развитой дифференциальной чувствительностью к вкусовым раздражителям.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 04-04-48157, 07-04-00793), программы "Ведущие научные школы" (проект № НШ-2104.2008.4) и программы «Университеты России» (тема УР.07.03.011).
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в сборе материала, планировании и постановке экспериментов, получении и обработке экспериментальных данных, интерпретации полученных результатов. Автору принадлежит решение всех поставленных задач, обобщение результатов, обоснование научных выводов.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов» (Москва, 2001), Научной конференции «Водные экосистемы и организмы - 3» (Москва, 2001), Второй Международной научной конференции "Биотехнология в охране и реабилитации окружающей среды" (Москва, 2003), Международной конференции «Поведение рыб» (Борок, 2005), IV Международной конференции «Химическая коммуникация животных. Фундаментальные проблемы» (Москва, 2006), IV Всероссийской конференции по поведению животных (Москва, 2007), V Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2008), II научной конференции молодых ученых и талантливых студентов (Москва, 2008), на коллоквиумах лаборатории хеморецепции и поведения рыб кафедры ихтиологии Биологического факультета МГУ.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах, в том числе в 3-х журнальных статьях.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах печатного
текста, включает 48 таблиц, 8 рисунков и 12 рисунков приложения. Состоит из
введения, 4 глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, который включает 213 источников, из них 129 - на иностранных языках.
Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю профессору, д.б.н. А.О.Касумяну за помощь и поддержку, оказанную на всех этапах выполнения работы и подготовки диссертации. Автор выражает искреннюю благодарность А.О.Касумяну, Е.А.Марусову, С.С.Сидорову, П.С.Сидорову, Е.А.Пивоварову, К.Довингу, А.Тувикену, В.С.Ляпину за помощь в поимке рыб.
Методика проведения поведенческих экспериментов
Перед проведением экспериментов рыб рассаживали по отсадникам, для балтийской и беломорской трехиглой колюшки формы trachurus - объемом по 10 литров, для остальных колюшек - по 5 литров. В отсадниках рыб содержали поодиночке в течение всего времени проведения опытов.
Каждый отсадник был накрыт винилпластовой крышкой с отверстием для подачи гранул с тестируемым веществом или корма. Три боковые стенки отсадника были сделаны из светлой непрозрачной пластмассы для того, чтобы экспериментатору были хорошо заметны вносимые гранулы, и чтобы предотвратить зрительные контакты между соседними особями. В каждый аквариум через мелкопористый керамический распылитель подавался воздух от микрокомпрессоров АН-4. Создаваемые восходящие потоки воды поддерживали гранулу в толще воды в течение всего эксперимента. Отсадники были заполнены отстоянной водой. Температура воды составляла 18-20С при проведении экспериментов с колюшками из Прибалтики, с Камчатки и из Норвегии, 15-17С в экспериментах с московскими колюшками и 12-14С в опытах на беломорских колюшках.
Последовательность и основные принципы проведения поведенческих экспериментов на рыбах для выяснения их вкусовых предпочтений уже достаточно детально разработаны и в последнее время не изменяются. В основе метода лежит принцип, заключающийся в обязательном проведении экспериментов только после достижения полной акклимации подопытных особей к условиям опыта. Поэтому, после помещения рыб в экспериментальные отсадники опыты начинали лишь после восстановления нормального поведения, выражавшемся в свободном перемещении рыб по всему объему отсадника, отсутствии пугливости или затаивания при движениях и манипуляциях, проводимых экспериментатором. О полной акклимации рыб так же свидетельствовало активное схватывание корма при внесении его в отсадник. В наших условиях содержания период акклимации рыб длился 1—2 дня после помещения их в отсадники.
После помещения в отдельные отсадники, рыб предварительно приучали схватывать гранулы, применяя гранулы с экстрактом мотыля. И лишь затем начинали проводить эксперименты.
Опыт начинали с внесения в отсадник агар-агаровой гранулы, содержащей одно из тестируемых веществ. С момента первого схватывания гранулы регистрировали с помощью суммирующих секундомеров «Агат» следующие показатели: количество схватываний внесенной гранулы за все время опыта; продолжительность удержания гранулы во рту при первом схватывании ее рыбой (в секундах) общую продолжительность удержания гранулы рыбой во рту за все время опыта (в секундах) поедаемость гранул, то есть была предъявленная гранула заглочена рыбой или отвергнута. В последующем определяли процент съеденных гранул от общего числа предъявленных.
Момент заглатывания гранулы рыбой фиксировали по характерным движениям челюстей и жаберных крышек. Опыты, в которых внесенная в отсадник гранула не схватывалась рыбой в течение одной минуты, не учитывали. Опыты, в которых рыба разрушала гранулу и не заглатывала ее, или заглатывала менее половины разрушенной гранулы, относили к тем, в которых не происходило потребление.
Подачу гранул, содержащих тестируемые вещества, чередовали с подачей гранул, содержащих экстракт мотыля. Гранулы с тестируемыми веществами подавали в случайной последовательности. После завершения отдельного эксперимента гранулу, если она рыбой не заглатывалась, из отсадника удаляли.
Согласно данным, полученным предыдущими исследователями (Lamb, Finger, 1995; Касумян, 1997 и др.), а так же по результатам наших собственных наблюдений за поведенческой вкусовой реакцией рыб, подопытные рыбы в течение опыта могут несколько раз схватывать и отвергать гранулу до тех пор, пока она не будет заглочена или окончательно отвергнута. Одной из задач нашей работы было изучить особенности проявления рыбами поведенческого вкусового ответа. Эту задачу выполняли на примере москворецкой девятииглой колюшки. Для выполнения этой задачи нами были использованы гранулы с аспарагиновой кислотой (0.01М), которые, как показали результаты первых серий экспериментов, часто отвергаются и повторно схватываются подопытными рыбами. Выбор аспарагиноврой кислоты был обусловлен так же и тем, что уровень потребления гранул с этим веществом в среднем для девятииглой колюшки был близок к 50%, что открывало возможность исследовать динамику поведенческого вкусового ответа отдельно для опытов, заканчивавшихся заглатыванием гранулы и для опытов, заканчивавшихся отверганием гранулы. Эксперименты были выполнены на двух особях. При выборе этих рыб руководствовались установленными для них в первых сериях экспериментов индивидуальными величинами потребления гранул с аспарагиновой кислотой (эти значения были близки к средне-групповым) и числа повторных схватываний гранулы. Эти величины составляли для рыбы №1 66.7% -потребление гранул и 4.8 - среднее число повторных схватываний. Для колюшки №2 потребление гранул составило 33.3%, а среднее число повторных схватываний -8.2. Эксперименты проводили на рыбах № 1 и № 2 поочередно.
Для выявления динамики поведенческого ответа использовали компьютерную программу "BH-Fish", с помощью которой регистрировали с точностью до 0.1 секунды продолжительность следующих временных интервалов: - от момента внесения гранулы в отсадник и до первого схватывания гранулы рыбой; - продолжительность удержания гранулы во рту при первом, втором и всех последующих схватываниях; продолжительность интервалов между отверганием гранулы и последующим ее схватыванием.
При выполнении опыта, каждая рыба содержалась в отдельном отсаднике, в тех же условиях как это указано в разделе 2.2 настоящей главы. Температура воды была около 19 С.
В ходе опыта одновременно с внесением гранулы в отсадник отмечали время начала опыта нажатием на клавиатуре компьютера клавиши «Enter» или левой клавиши «мыши». Затем нажатием клавиши «пробел» или правой клавиши «мыши» регистрировали каждое из перечисленных выше событий последовательные схватывания или отвергания гранулы. При этом на дисплее компьютера возникала диаграмма, отражающая продолжительность регистрировавшихся событий. Каждый отдельный опыт продолжался до тех пор, пока гранула не была заглочена или окончательно отвергнута рыбой. Окончательный отказ от гранулы определяли по поведению рыбы: рыба удалялась от гранулы, часто в противоположную часть отсадника и не проявляла какого-либо интереса к грануле, по крайней мере, в течение последующих 3-5 минут.
Статистическая обработка данных
Классические вкусовые вещества. В первой серии опытов в качестве вкусовых стимулов использовали вещества, вызывающие у человека основные типы вкусовых ощущений - горькое (хлорид кальция), сладкое (сахароза), соленое (хлорид натрия) и кислое (лимонная кислота). В этой серии опытов были использованы также гранулы с экстрактом мотыля и, как во всех остальных сериях опытов, контрольные гранулы.
В результате экспериментов было выяснено, что среди использованных классических вкусовых веществ нет ни одного, стимулирующего потребление гранул. Потребление гранул с лимонной кислотой и сахарозой достоверно не отличалось от потребления контрольных гранул. Хлорид натрия и хлорид кальция обладали детеррентными вкусовыми свойствами, потребление гранул с этими веществами было достоверно ниже, чем контрольных гранул. Поедаемость гранул с экстрактом мотыля составила 92.1% (табл. 4). Среднее число схватываний гранул с классическими вкусовыми раздражителями варьировало от 2.7 до 3.9, достоверные отличия по отношению к контролю выявлены лишь для гранул с лимонной кислотой. Средняя продолжительность удержания гранул рыбой после первого схватывания колебалась от 1.5 до 2.5 секунд, а общая продолжительность удержания гранул от 3.3 до 5.1 секунд. Причем, гранулы с сахарозой, хлористым натрием, и хлористым кальцием удерживались рыбами достоверно меньше по времени как во время первого схватывания гранулы, так и в течение всего опыта. Продолжительность удержания гранул с лимонной кислотой было достоверно меньше только при первом схватывании гранулы, и не отличалось от контроля по продолжительности удержания в течение всего эксперимента (табл. 4). Свободные аминокислоты. Использованные аминокислоты (21 аминокислота L-изомеры, концентрация 0.1-0.001М) по характеру вызываемого ими ответа у балтийской трехиглой колюшки могут быть разделены на 3 группы: 1-ая группа — аминокислоты, обладающие стимулирующими свойствами, т.е. достоверно повышающие потребление гранул; 2-ая группа - аминокислоты, обладающие детеррентными свойствами, т.е. достоверно снижающие потребление гранул и 3-я группа — аминокислоты, имеющие индифферентные вкусовые свойства для колюшек.
Восемь аминокислот (глутамин, глутаминовая кислота, аланин, аспарагиновая кислота, метионин, цистеин, аспарагин, гистидин) вызывали достоверное увеличение потребления гранул по сравнению с контролем. Шесть аминокислот (лизин, изолейцин, фенилаланин, аргинин, тирозин, триптофан) обладали для колюшки детеррентными свойствами, причем, в случае с фенилаланином, аргинином, тирозином и триптофаном не было отмечено ни одного опыта, закончившегося заглатыванием гранулы. Семь аминокислот (серии, пролин, валин, треонин, глицин, лейцин, норвалин) были для колюшки индифферентными вкусовыми раздражителями .
Число схватываний колебалось от 2.0 до 3.2. По этому параметру вкусового ответа достоверные отличия от контроля (2.3) были лишь в опытах с треонином (2.1) и с тирозином (2.0). Продолжительность удержания гранулы после первого схватывания колебалась от 1.0 до 4.1 секунды, а в течение всего опыта от 2.4 до 6.5 секунд. Гранулы с привлекательными по вкусу аминокислотами всегда достоверно дольше удерживались рыбами как после первого схватывания, так и в течение всего эксперимента. Время удержания гранулы рыбой после первого схватывания и в течение всего опыта для детеррентных аминокислот, за исключением изолейцина, было достоверно меньше. Среди индифферентных по вкусу аминокислот, только гранулы с серином и глицином удерживались достоверно дольше, и только после первого их схватывания рыбой.
При анализе результатов опытов с аминокислотами была обнаружена достоверная положительная связь между потреблением гранул и продолжительностью удержания гранулы как после первого ее схватывания, так и в течение всего опыта, а также между продолжительностью удержания гранулы после первого ее схватывания и продолжительностью удержания гранулы в течение всего опыта (табл. 6).
Беломорская колюшка, использованная для опытов, была отловлена в море на литорали у пирса Беломорской биологической станции МГУ во время начала нерестового сезона (группа 1). О нерестовом состоянии рыб свидетельствовала хорошо выраженная у самцов брачная окраска - красно-оранжевые брюшки, темная спинка, голубые глаза. Другая колюшка были отловлена в пресной воде в губе Чупа во время нерестовой миграции рыб в небольшой ручей (группа 2).
Классические вкусовые вещества. Классические вкусовые вещества были протестированы на колюшке, отловленной в море (группа 1) и на колюшке отловленной в пресной воде (группа 2). Часть отловленных в морской воде трехиглых колюшек сразу же была рассажена поодиночке в аквариумы с морской водой. Другая часть пойманных в море рыб была пересажена в пресную воду и содержалась в общем аквариуме. В общем аквариуме рыбы вели себя агрессивно по отношению друг к другу, дрались за корм (мясо мидий), делили и охраняли завоеванную территорию. После рассаживания по отдельным аквариумам рыбы быстро адаптировались к новым условиям, активно схватывали корм и тестируемые гранулы. Опыты были проведены и с колюшками, находящимися в морской воде и с колюшками, переведенными из морской воды в пресную.
Морская вода более плотная, чем пресная, что осложняло проведение опытов, поскольку гранулы в большинстве случаев оставались на поверхности воды и рыбы дольше привыкали их схватывать. В морской воде ни одно из 4 классических вкусовых веществ не усиливало потребление гранул. Гранулы с хлористым кальцием и сахарозой отвергались в 100% предъявлений, эти вещества достоверно снижали потребление гранул. Уровень потребления гранул с экстрактом мотыля был в 4 раза ниже, чем в опытах на балтийской колюшкой. Гранулы с экстрактом мотыля достоверно большее число раз повторно схватывались и дольше удерживались рыбами как после первого схватывания, так и в течение всего опыта (табл. 7).
Для рыб, пересаженных из морской воды в пресную, лимонная кислота была веществом, стимулирующим потребление гранул. Все остальные вещества не оказывали достоверного влияния на потребление гранул. Гранулы с лимонной кислотой так же большее число раз отвергались и повторно схватывались рыбами, достоверно дольше удерживались в течение всего опыта .
Исследование вкусовых предпочтений и вкусового поведенческого ответа девятииглых колюшек
Классические вкусовые вещества. Выяснено, что среди классических вкусовых раздражителей лимонная кислота и хлористый кальций стимулируют потребление гранул москворецкой девятииглой колюшкой. Хлористый натрий и сахароза были индифферентными стимулами, детеррентных вкусовых раздражителей среди классических вкусовых веществ не выявлено. Среднее число схватываний гранул с классическими вкусовыми раздражителями варьировало от 3.1 до 4.6. Выявлены достоверные отличия между числом схватываний контрольных гранул и гранул с лимонной кислотой, контрольных гранул и гранул с хлоридом натрия. Средняя продолжительность удержания гранул после первого схватывания колебалась от 2.6 до 7.1 секунд, а общая продолжительность удержания гранулы во рту от 6.2 до 14.5 секунд. Причем гранулы с лимонной кислотой и сахарозой удерживались подопытными рыбами достоверно дольше, чем контрольные гранулы как во время первого схватывания гранулы, так и в течение всего опыта (табл. 23).
Свободные аминокислоты. Для москворецкой девятииглой колюшки среди аминокислот не обнаружено ни одной детеррентной. Шестнадцать аминокислот вызывали достоверное увеличение потребления гранул. Пять аминокислот были индифферентными вкусовыми раздражителями (табл. 24).
Количество повторных схватываний гранулы колебалось от 2.3 до 3.5. Достоверно отличались от контроля по числу схватываний опыты с цистеином, пролином и с фенилаланином (табл. 24).
Продолжительность удержания гранулы после первого схватывания колебалась от 2.7 до 9.0 секунд, а в течение всего опыта от 6.3 до 13.0 секунд. Гранулы с 17 из 21 аминокислот достоверно дольше удерживались рыбами после первого схватывания; из них 16 достоверно дольше удерживались рыбой как после первого схватывания, так и в течение всего эксперимента. В течение всего опыта достоверно дольше удерживались гранулы с 18 различными аминокислотами.
При анализе результатов опытов с аминокислотами была обнаружена достоверная положительная связь между потреблением гранул и продолжительностью удержания гранулы во рту как после первого ее схватывания, так и в течение всего опыта; между продолжительностью удержания гранулы во рту после первого ее схватывания и продолжительностью удержания гранулы во рту в течение всего опыта. Между потреблением гранул и числом схватываний, а так же между продолжительностью удержания гранулы после первого ее схватывания и числом схватываний отмечена достоверная отрицательная корреляция . Классические вкусовые вещества. Для беломорской девятииглой колюшки привлекательным вкусом обладали лимонная кислота и экстракт мотыля. Причем гранулы с лимонной кислотой потреблялись рыбами в 2 раза чаще, чем гранулы с экстрактом мотыля. Эти два типа гранул большее число раз повторно схватывались и дольше удерживались рыбами как после первого схватывания, так и в течение всего опыта (табл. 26).
Хлористый натрий и сахароза были индифферентными стимулами, а хлористый кальций детеррентным вкусовым раздражителем Эти гранулы так же достоверно меньше удерживались рыбами после первого схватывания.
Свободные аминокислоты. В этой серии опытов контрольные гранулы отвергались рыбами в 100% предъявлений . 11 аминокислот были индифферентными вкусовыми раздражителями. 10 из 21 аминокислот стимулировали потребление гранул. Наиболее охотно потреблялись гранулы с ци стенном (табл. 27). Гранулы с привлекательными по вкусу аминокислотами большее число раз повторно схватывались рыбами, многие из них достоверно дольше удерживались рыбами после первого схватывания. Гранулы со всеми 10 привлекательными по вкусу аминокислотами достоверно дольше удерживались рыбами в течение всего опыта. Между всеми параметрами вкусового ответа девятииглых колюшек из беломорской популяции на свободные аминокислоты была выявлена достоверная положительная корреляция .
Определение пороговой концентрации глутамина для девятииглой колюшки
В сенсорном обеспечении пищевого поведения — сложной цепочке поведенческих реакций от момента получения рыбой пищевого сигнала и поиска его источника, до обнаружения, предварительной оценки, схватывания, внутриротовой обработки и, наконец, заглатывания или отвергания добычи — важную роль играют хемосенсорные системы (Павлов, Касумян, 1990, 1998). Участие вкусовой рецепции заключается в контроле качества схваченной рыбой добычи, оценке ее вкусовых свойств и соответствия пищевым потребностям особи (Kasumyan, D0ving, 2003).
Большинство поведенческих реакций животных, в том числе и рыб, реализуется на основании информации, поступающей по разным сенсорным каналам одновременно. В формировании поведенческого ответа рыб на гранулы с разными веществами могут участвовать обе основные хемосенсорные системы -обонятельная и вкусовая. Роль третьей хемосенсорной системы — общей химической чувствительности, по-видимому, невелика, поскольку эта система обладает ограниченным спектром эффективных стимулов (Kotrschal et al., 1996). Какая из двух хемосенсорных систем, обонятельная или вкусовая, ответственна за проявление рыбами поведенческих ответов на гранулы с веществами, было установлено экспериментами с аносмированными рыбами. Опыты, выполненные по методике идентичной нашей, показали, что лишение обонятельной чувствительности не приводит к изменению отношения рыб к гранулам с веществами. У аносмированных и интактных особей совпадают и пороговые концентрации веществ, содержащихся в гранулах. Это позволяет говорить, что обонятельная система не участвует в сенсорном обеспечении наблюдаемых различий в реагировании рыб на гранулы с разными веществами, и что характер и интенсивность этих ответов обеспечиваются внутриротовой вкусовой рецепцией (Касумян, Морси, 1996; Касумян, Сидоров, 2005а).
Одной из основных целей нашей работы было сравнение вкусовых предпочтений и вкусового поведения у колюшек разных, географически удаленных популяций. Опыты с трехиглой колюшкой были проведены на рыбах четырех популяций (балтийская, беломорская, камчатская и норвежская), опыты с девятииглои колюшкой на рыбах трех популяций (москворецкая, беломорская и камчатская). Для трехиглых колюшек всех популяций классические вкусовые вещества чаще всего служили индифферентными вкусовыми стимулами. Так для норвежской колюшки все четыре вещества имели безразличный вкус, для камчатской колюшки исключение составляла лимонная кислота, значимо повышавшая потребление гранул, но лишь до уровня 12.5 %. Для балтийской колюшки эффективными были только хлористый кальций и хлористый натрий, которые были детеррентными вкусовыми стимулами. Во вкусовых предпочтениях беломорской колюшки сочетаются признаки как камчатской, так и балтийской колюшек: лимонная кислота обладает привлекательными вкусовыми свойствами (62.9 %), а хлорид кальция и хлорид натрия отталкивающими (0 % и 1.4 % соответственно).
Для беломорской и норвежской популяций трехиглой колюшки все аминокислоты разделились на две группы: стимулирующие и индифферентные, тогда как у балтийской и камчатской трехиглых колюшек среди аминокислот были найдены и детеррентные (табл. 38). Свободные аминокислоты являются адекватными вкусовыми раздражителями для рыб, они содержатся в различных кормовых объектах и определяют их вкусовую привлекательность (Шивокене и др., 1976; Dabrowski, Rusiecki, 1983; De la Noue, Choubert, 1985; Holm, Walther, 1988; Шивокене, 1989; Kumai et al., 1989). Наличие среди свободных аминокислот детеррентных стимулов делает более понятной роль соединений этого класса в регуляции питания рыб. Ранее, аминокислоты, обладающие отталкивающим вкусом, были обнаружены и у многих других рыб, у некоторых из них детеррентные аминокислоты более многочисленны, чем стимулирующие (Касумян, 1997; Прокопова, Касумян, 1998; Kasumyan, Doving, 2003).
Для трехиглой колюшки большинства сравниваемых популяций наиболее привлекательным вкусом среди свободных аминокислот обладали цистеин, глутамин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты и некоторые другие. У колюшек всех популяций было близким или совпадало положение большинства аминокислот в ранжированном ряду эффективности (рис. 2). Межпопуляционное сходство вкусовых предпочтений подтверждают результаты корреляционного анализа: положительная корреляция обнаруживается во всех случаях, в 4-х случаях из 6 возможных попарных сравнений она достигает статистически значимого уровня (табл. 39).Однако абсолютные уровни потребления гранул рыбами разных популяций различаются. Так, если беломорская колюшка гранулы с большинством аминокислот полностью отвергала (0% потребления), то балтийская колюшка реагировала таким образом только на 4 аминокислоты, камчатская - на одну, а у норвежской колюшки такие аминокислоты отсутствовали. Это отразилось и на средней величине потребления гранул, рассчитанной по средним величинам потребления гранул с аминокислотами (средняя средних) .
