Введение к работе
Актуальность проблемы. Процесс эвтрофирования к 70-80 гг. охватил практически все водоемы Европейской части России (Г.А. Анциферова, 2005). Зарегулирование водоемов, нерациональное ведение сельского хозяйства, увеличение объема бытовых и промышленных стоков приводит к значительному накоплению биогенных и органических веществ в водоемах. Это ведет к изменению их трофического статуса, сокращению биологического разнообразия обитателей, снижению качества воды. При неблагоприятном изменении гидрохимического и газового режимов водоема под влиянием антропических факторов, а также вследствие повышения численности популяций гидробионтов – промежуточных хозяев гельминтов, зараженность рыбы паразитическими организмами увеличивается. Снижению резистентности популяций рыб способствует недостаточность корма, ухудшение его качества. Следствием многофакторного воздействия, включая влияние гельминтов, паразитических простейших и ракообразных, является гибель рыбы.
Развитие гидробионтов – элементов паразитарных систем – связано с уровнем эвтрофикации водоема, скоростью водотока и другими гидрологическими показателями. Немаловажное значение имеет структура популяции основного промыслового вида рыбы.
Паразитические простейшие, гельминты и ракообразные причиняют существенный экономический ущерб. Цестоды семейства Ligulidae, являясь одними из наиболее широко распространенных гельминтов в России (Н.А. Изюмова и др., 1986; Т.С. Житнева, 1992; А.И. Рыжников и др., 2001; Ю.А. Кондратистов, Г.И. Сапожников, 2002), вызывают замедление темпов роста рыб, атрофию гонад, дистрофию гепатопанкреаса, изменение гематологических, биохимических и гормональных показателей (T.E. Boutorina et al., 2001; V. Carter et al., 2001; Г.И. Извекова, 2001). Больные рыбы не участвуют в воспроизводстве.
Патогенное воздействие усиливается при совместном паразитировании у рыб миксоспоридий, моногеней, трематод, цестод, нематод, пиявок и ракообразных (В.В. Горчаков и др., 1986; В.К. Митенев, 1998 а, 1998 б; А.А. Лысенко, Б.Л. Гаркави, 1999; Л.Я. Куровская, 2000; А.М. Аюханов, 2001; О.В. Романцова, Г.И. Сапожников, 2002; G. Salgado-Maldonado et al., 2001).
Отдельные представители паразитофауны рыб вызывают заболевания и у человека: дифиллоботриоз, описторхоз, псевдамфистомоз и др.
Цель и задачи исследований. Цель исследований: изучение распространения и динамических показателей популяций паразитов рыб в водоемах северной части Верхневолжского региона, а также анализ состава паразитофауны рыб при различном уровне эвтрофирования водоемов.
Для реализации цели поставлены задачи:
1. Изучить экологические условия водоемов северной части Верхневолжского региона (русловой части костромского участка Горьковского водохранилища, Костромского разлива, Галичского и Чухломского озер).
2. Определить видовое разнообразие паразитофауны рыб и особенности распространения простейших, моногеней, трематод, цестод, нематод, скребней, аннелид, ракообразных в популяциях разных видов рыб.
3. Выяснить параметры инвазированности рыб паразитическими организмами по сезонам года.
4. Определить показатели экстенсивности и интенсивности инвазии паразитами в различных размерно-возрастных группах популяций рыб.
5. Определить влияние паразитических организмов на состав популяции, размерно-весовые показатели и питательную ценность рыб.
6. Выполнить картографирование акватории костромского участка Горьковского водохранилища с учетом распространения гельминтов, паразитических простейших и ракообразных у рыб.
7. Сравнить показатели зараженности рыб паразитами в водоемах с различным трофическим статусом.
8. Установить ущерб рыбным запасам при паразитировании Ligula intestinalis.
9. Разработать мероприятия по предотвращению гибели рыбы за счет профилактического вылова в акваториях с максимальными показателями зараженности L. intestinalis, установить примерный объем санитарного изъятия с учетом паразитологической ситуации.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение современного состояния паразитофауны различных видов рыб в естественных водоемах северной части Верхневолжского региона и выполнено картографирование акваторий с максимальными показателями инвазированности паразитами.
Изучены наиболее распространенные инвазии рыб в промысловых водоемах: русловой части Горьковского водохранилища, Костромском разливе, Галичском и Чухломском озерах.
Проанализировано влияние изменения экологических условий на видовой состав гидробионтов в бассейне Верхней Волги. Установлено динамическое изменение паразитарных систем, связанное с зарегулированием водоемов. Результаты исследований показывают, что видовое разнообразие гидробионтов, в том числе паразитофауны рыб, уменьшается при повышении количества растворенных биогенных элементов в водоеме.
Мониторинг гидрологического режима Чухломского озера позволил установить причины сокращения численности популяций гидробионтов, в том числе ихтиофауны: снижение уровня воды под влиянием природно-климатических факторов (высокая интенсивность солнечного излучения, низкое количество осадков), нарушение проточности водоема после строительства плотины, уменьшение количества растворенного кислорода при повышении температуры воды и интенсификации процессов разложения органических веществ. Низкая плотность популяций рыб семейства Cyprinidae в совокупности с природно-климатическими и антропическими факторами способствовала формированию гибрида золотого карася. Одновременно в паразитофауне рыб уменьшилось количество видов с прямым циклом развития (Myxobolus spp., Diplozoon paradoxum, Ergasilus sieboldi, Tracheliastes maculatus).
Выяснено, что при создании Горьковского водохранилища снизилась скорость водотока, уменьшилась глубина и повысилась температура воды, что способствовало формированию природных очагов лигулеза, дифиллоботриоза, диплостомоза, постодиплостомоза и стригеидозов. Благодаря сложившимся в Костромском разливе экологическим условиям увеличилась зараженность рыб аннелидами Piscicola geometra, Caspiobdella fadejewi и моногенеями Dactylogyrus vastator.
Впервые изучены размерно-возрастные показатели популяции доминирующего в регионе вида рыб Abramis brama, а также охарактеризованы изменения соотношения возрастных групп при паразитировании Ligula intestinalis.
Установлено патогенное влияние L. intestinalis, замедление темпов роста и развития рыб, снижение питательной ценности рыбной продукции.
Разработана схема-модель, отражающая закономерности циркуляции Ligula intestinalis в экосистемах Горьковского водохранилища при изменении температурного режима
Выполнено прогнозирование уровня зараженности леща лигулами в Горьковском водохранилище.
Впервые представлены сезонная и возрастная динамика инвазированности рыб Myxobolus spp., Diplostomum spp., Ligula intestinalis, Ergasilus sieboldi, Piscicola geometra в водоемах северной части Верхневолжского региона, что позволяет контролировать эколого-биологические изменения биоценозов.
Определены основные смешанные инвазии рыб в водоемах различных типов и выяснен количественный и качественный состав паразитофауны в зависимости от экологических условий водоема.
При исследовании щуки выявлены природные очаги дифиллоботриоза в Горьковском водохранилище (средний показатель ЭИ=67 %) и в Костромском разливе (ЭИ=50 %). Высокая интенсивность циркуляции Diphyllobothrium latum в водных экосистемах способствует сохранению напряженности эпидемического процесса.
Изучен комплекс факторов, вызывающих повышение уровня первичной продукции водоемов северной части Верхневолжского региона. Выявлены виды паразитических организмов, которые можно использовать в качестве биоиндикаторов для оценки эвтрофирования водоемов. При повышении уровня первичной продукции водоема увеличивается инвазированность рыб паразитами, которые развиваются с участием представителей зоопланктона и зообентоса.
Теоретическая и практическая значимость. Подробное изучение паразитофауны рыб и смешанных инвазий в различных экологических условиях водоемов Верхневолжского региона позволяет теоретически обосновать закономерности трофических связей представителей ихтиофауны, зоопланктона, зообентоса и значение паразитических организмов как биоиндикаторов уровня эвтрофирования. Важным является определение причин и последствий повышения концентрации органических и минеральных веществ в водоемах. Значительные изменения экологических параметров водоемов (глубины, проточности, температуры и содержания химических элементов) вызывают изменения сложившихся биоценотических взаимоотношений. Высокий уровень инвазированности рыб подтверждает нарушение динамического равновесия в водных экосистемах и обусловливает возрастающую биологическую опасность рыбной продукции.
Установлена возможность прогнозирования уровня зараженности рыбы Ligula intestinalis в условиях Верхневолжского региона. Ориентировочные данные по экономическому ущербу и эффективности мероприятий для предотвращения гибели зараженной ремнецами рыбы необходимы для контроля рыбопродуктивности водоемов с учетом уровня инвазии. Проведенное в Горьковском водохранилище картографирование очагов лигулеза позволяет осуществлять целенаправленный профилактический вылов зараженной рыбы.
Научные исследования выполнены в рамках исполнения постановления администрации Костромской области от 11.05.1999 года № 215 «О ходе реализации программы развития рыбного хозяйства» по договорам, заключенным с Управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов России.
Основные результаты работы включены в нормативные документы:
1. Методические рекомендации «Диагностика и профилактика лигулеза рыб» (одобрены секцией «Инвазионные болезни животных» РАСХН, протокол № 4 от 06.12.2007 г.).
2. Методические рекомендации по диагностике и профилактике дифиллоботриоза плотоядных животных и человека в Волжском бассейне (одобрены секцией «Инвазионные болезни животных» РАСХН, протокол № 2 от 20.05.2010 г.).
3. Методические рекомендации по изучению распространения и дифференциации метацеркариев различных видов трематод рыб (одобрены секцией «Инвазионные болезни животных» РАСХН, протокол № 2 от 20.05.2010 г.).
Внедрение результатов исследований. Данные по прогнозу паразитологической ситуации и пропорциональному увеличению общего допустимого улова использованы для утверждения лимитов добычи рыбы на научно-промысловых советах управления Верхневолжрыбвод. Рекомендации, разработанные по результатам научных исследований, используются Верхневолжрыбвод и рыбодобывающими предприятиями региона. Информация по зараженности рыбы плероцеркоидами Diphyllobothrium latum передана в органы Госсанэпиднадзора Верхневолжского региона.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на ХХVI межвузовской научно-практической конференции по проблемам биологии и медицинской паразитологии, посвященной памяти Е.Н. Павловского (Санкт-Петербург, 2000); Всероссийской научной конференции «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями» (Москва, 2001, 2002, 2003, 2004, 2006); межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в АПК» (Кострома, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005); научно-практической конференции «Сельскохозяйственная наука и развитие агропромышленного комплекса» (Иваново, 2002); Международной научно-практической конференции «Состояние и проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии в животноводстве» (Чебоксары, 2004); научно-практических конференциях Рязанского государственного агротехнологического университета (Рязань, 2006, 2007); XIV, XV и XVI Московском международном ветеринарном конгрессе (2006, 2007, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 44 научные работы, в том числе 9 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов докторских диссертаций, 2 учебно-методических пособия и 1 научно-практическое издание. В опубликованных работах изложены основные положения и выводы по изучаемой проблеме.
Личный вклад соискателя. Представленная диссертационная работа является результатом многолетних научных исследований автора. Изучение структуры популяций и паразитофауны рыб в водоемах северной части Верхневолжского региона, выяснение сезонной и возрастной динамики, патогенного влияния L. intestinalis, Diplostomum sp. и комплекса паразитов на организм рыб, сопоставление эпизоотологических и эпидемиологических данных по дифиллоботриозу, картографирование природных очагов инвазий выполнены лично Новак А.И. По материалам выполненных исследований диссертантом лично, а также в соавторстве с Новаком М.Д. и Феоктистовым С.К., опубликовано 44 научные работы, в том числе 9 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов докторских диссертаций. Соавторы опубликованных научных работ и выполненных исследований по теме диссертации подтверждают отсутствие заимствования их данных со стороны Новак А.И. (справки предоставлены в диссертационный совет).
Выражаем благодарность главному врачу-эпидемиологу Управления здравоохранения Костромской области Фоминой Н.А. за предоставленные материалы по зараженности населения D. latum. Искренняя признательность за консультационную и организационно-методическую помощь заместителю начальника Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов России по Костромской области Веремьевой С.С. и начальнику отдела госконтроля в сфере природопользования и охраны окружающей среды Серенко В.А.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Состав ихтиофауны и размерно-возрастная структура популяции леща в водоемах с разными экологическими условиями.
2. Распространение паразитических простейших, моногеней, трематод, цестод, нематод, скребней, кольчецов, ракообразных у представителей ихтиофауны промысловых водоемов северной части Верхневолжского региона.
3. Сезонная и возрастная динамика инвазированности рыб различными видами паразитических организмов.
4. Изменение размерно-весовых показателей рыб и энергетической ценности мяса при высокой интенсивности инвазии паразитами.
5. Биоиндикаторное значение представителей паразитофауны рыб для оценки трофического статуса водоема.
6. Картографирование акватории русловой части костромского участка Горьковского водохранилища и Костромского разлива с учетом распространения паразитических простейших, гельминтов, ракообразных среди рыб.
7. Прогнозирование уровня зараженности леща L. intestinalis, экономический ущерб при лигулезе и эффективность мероприятий по предотвращению гибели зараженной рыбы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 268 страницах компьютерного текста, содержит разделы: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение результатов исследований, выводы, практические предложения, список использованной литературы и приложения. Работа иллюстрирована 44 таблицами, 50 рисунками, в том числе фотографиями, выполненными автором, 8 картограммами. Список литературы включает 397 источников, из них 68 – иностранных. Приложение на 33 страницах.
В главе представлены данные по видовому разнообразию, распространению и патогенному влиянию паразитов рыб. На основании результатов исследований отечественных и зарубежных ученых проанализированы экологические факторы, способствующие эвтрофикации водоемов и изменению видовой структуры.
