Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Влияние возраста на качество производителей и половые продукты рыб 8
1.2. Количество живых и мертвых сперматозоидов в порции эякулята 11
1.3. Время активного движения сперматозоидов 12
1.4. Концентрация спермиев в эякуляте 17
VI. 5 Оплодотворяющая способность спермы рыб 20
1.6. Коэффициент зрелости и гистологическое
состояние гонад самцов разных видов рыб 22
vl.7. Биохимический состав семенной жидкости рыб... 37
1.8. Сезонные изменения качества спермы 42
1.9. Влияние условий преднерестового питания и содержания на продуктивные качества самцов карпа 45
1.10. Заключение по обзору литературы 48 v
2 . Собственные исследования 49
2.1. Материал и методы исследований 49
2.1.1. Методологические предпосылки 49
3 . Результаты исследований 55
3.1. Морфологические особенности самцов алтайского зеркального карпа 55
3.2. Воспроизводительные качества производителей алтайского зеркального карпа 75
3.3. Биохимические показатели спермы самцов АЗК...96
4 Обсуждение результатов исследований 101 "~~
Выводы 108
Практические предложения 111
Библиографический список
- Количество живых и мертвых сперматозоидов в порции эякулята
- Оплодотворяющая способность спермы рыб
- Методологические предпосылки
- Воспроизводительные качества производителей алтайского зеркального карпа
Введение к работе
Актуальность темы. В нашей стране рыбное хозяйство представляет собой сложный производственно-хозяйственный комплекс рыбодобывающего и рыбообрабатывающего производства. В настоящее время существуют четыре основных формы рыбоводства: прудовое, индустриально-тепловодное, озерное и прибрежно-морское. За счет развития этих отраслей производство товарной рыбы во внутренних водоемах приблизилось к 500 тыс. т и превысило вылов рыбы из всех естественных водоемов нашей страны.
Однако за последние годы наблюдается возрастание себестоимости продукции прудового рыбоводства, что связано с высокой капиталоемкостью, материалоемкостью и трудоемкостью отрасли. Поэтому повышение жизнестойкости рыбопосадочного материала представляется одной из важнейших задач прудового рыбоводства.
Наиболее достоверным индикатором благополучия состояния рыб является производство половых продуктов. В теплом и умеренном климате карп - порционно нерестующая рыба. Однако в Западной Сибири, в условиях резкоконтинентального климата, способность к порционному нересту у самок утрачивается. Вместе с тем производство спермы у самцов идет постоянно в течение всего теплого периода года. Это можно расценивать как адаптацию вида к резко меняющимся условиям существования.
Онтогенез организма сопровождается сложными изменениями, происходящими на всех уровнях его организации, и затрагивающими, прежде всего, биохимические процессы. У животных с возрастом существенно изменяются молекулярная структура клеток, соотношение в них белков, нуклеи-
новых кислот и липидов, концентрация и структура многих ферментативных систем, напряжение и характер обменных процессов в клетках и тканях. В результате на разных этапах возрастного развития строение организма качественно различно (Никитин, 1967).
Те же изменения наблюдаются в онтогенезе у рыб (Мартышев, Анисимова и др., 1979).
При организации селекционно-племенной работы особое значение имеет подбор животных для размножения с учетом их физиологического состояния. От этого зависят успех воспроизводства и качество половых продуктов как самок, так и самцов. По мнению многих авторов, решающее значение при воспроизводстве имеет возраст рыб. Так, у впервые нерестующих и старых самцов форели половые продукты низкого качества (Галкина, 1967; Бабушкин, 1971; Новоженин, 1975, 1977).
Затрагивая все системы организма рыб, возрастная изменчивость в значительной мере определяет изменение хозяйственной ценности животных. Их плодовитость, приспособленность к условиям жизни в разном возрасте неодинаковы. Полученное от молодых производителей потомство по всем показателям лучше потомства от старых производителей, характеризующихся пониженной интенсивностью обмена веществ, продуктивностью, плодовитостью и т. д. (Эйдригевич, Раевская, 1966; Свечин и др., 1967).
Для получения жизнестойкого потомства рыб следует использовать производителей средней физиологической зрелости (Колобков, 1966; Булатович, 1979; Ростовцев, 1979, 1981).
Большинство исследований было направлено на изучение влияния возраста и других факторов среды на воспроизводительную систему самок рыб (Ростовцев, 1977, 1979, 1982) .
Влияние физиологических качеств половых продуктов самцов на качество потомства у алтайского зеркального карпа (АЗК) в зоне его развития в настоящее время остается не изученным.
Цель и задачи исследований.
Цель исследований - изучить экстерьерные особенности и качество половых продуктов самцов алтайского зеркального карпа в онтогенезе.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие основные задачи:
Провести морфологический анализ самцов;
Выявить влияние температуры, возраста рыб и ги-пофизарных инъекций на качественные показатели спермы;
3. Изучить биохимические показатели спермы (содер
жание белка, жира, воды, золы, макро-, микроэлементов,
витаминов).
Научная новизна. Впервые в комплексе изучены развитие морфологических признаков и сперматогенез у физиологически зрелых самцов алтайского зеркального карпа в онтогенезе.
Выявлено влияние возраста на количество и качество половых продуктов впервые созревающих и повторно нерестующих самцов. Установлено, что снижение качества половых продуктов обусловлено повышением температуры воды и возрастом рыб.
Определены температурные границы использования самцов алтайского зеркального карпа в условиях резкоконтинентального климата Западной Сибири.
Теоретическая и практическая значимость. Показана зависимость количества и качества спермы от периода онтогенеза рыб и экологических условий среды. Установлено неоднозначное влияние гипофизарных инъекций на сперма-продукцию.
Выявлен наиболее оптимальный возраст использования производителей при промышленном нересте в условиях Западной Сибири. Для самцов алтайского зеркального карпа он составляет 3-4 года. Определены температурные границы, при которых наблюдается наиболее высокое качество спермы. Доказано, что гипофизарные инъекции в значительной степени повышают объем разовой дозы эякулята при частичном снижении времени активности сперматозоидов и количества живых клеток.
Результаты исследований используются в промышленном рыбоводстве, при обучении студентов, в лекционном курсе «Рыбоводство» для студентов зооинженерного факультета Новосибирского государственного аграрного университета и групп со специализацией «Рыбоводство», а также в курсе лекций «Ихтиопатология» Института ветеринарной медицины Алтайского государственного аграрного университета.
Основные положения, выносимые на защиту:
- увеличение скорости соматического роста и ускорение полового созревания самцов не приводят к снижению основных показателей качества их половых продуктов;
применение гипофизарных инъекций в дозе 1,2 мг на самца с целью синхронизации нереста оказывает отрицательное влияние на качество половых продуктов производителей;
повышение нерестовой температуры воды на 5С снижает время активности сперматозоидов в семенной жидкости.
Количество живых и мертвых сперматозоидов в порции эякулята
В доступных нам литературных источниках мы нашли некоторые сведения о соотношении в сперме рыб живых и мертвых сперматозоидов.
В.Н. Жукинский (1964, 1965) на примере тарани и частично красноперки показал изменение с возрастом производителей качества спермы по количеству нежизнеспособных спермиев в семенной жидкости.
В его исследованиях отмечено, что количество нежизнеспособных сперматозоидов в сперме изменялось по мере взросления самцов. Максимальное количество мертвых половых клеток было у впервые созревающих рыб. Оно тем выше, чем моложе самцы (у 1—2-летних 65,6—72,8%, у 3 летних 33,6%, у 4-летних 26,3%). У самцов молодых и среднего возраста, наоборот, отмечено максимальное количество жизнеспособных сперматозоидов. По мере старения рыб увеличивается число мертвых и ослабленных сперматозоидов. Зависимость количества нежизнеспособных сперматозоидов от возраста самцов отчетлива, но криволинейна. Корреляционное отношение связи этого показателя с возрастом рыб достоверно как при рассмотрении по годовым интервалам (Р 0,99), так и при группировке данных по возрастным группам (Р 0,999), причем в последнем случае достоверность вывода возрастает.
Ю. Г. Изюмов (1979) исследовал сперму 3-годовалых и 4-годовалых самцов карпа, выращенных в садках на искусственном корме.
Его исследования показали, что применение гипофи-зарной инъекции резко снижает частоту деформированных сперматозоидов (Р 0,01). Возможно, это связано с ускорением сперматогенеза и эякуляцией части спермы.
Имеются значительные различия в скорости движения спермиев разных видов рыб. Первоначально энергичное поступательное движение спермиев постепенно замедляется, переходит в колебательное, а затем всякое движение прекращается (Строганов, 1938; Гинзбург, 1959, 1963; Мико-дина, Норвилло, 1983; Scheuring, 1925; Schlenk, Kallmann, 1935, 1937) .
При этом на активность движения сперматозоидов оказывают влияние ряд факторов внешней среды, такие как температура, химический состав воды, а также возраст животного.
По данным Е.В. Микодина, Г. В. Норвилло (1983), у самцов сингиля три стадии движения сперматозоидов: вихревое, поступательное и колебательное, а у самцов лобана поступательное движение сперматозоидов отсутствует, т. е. спермии сразу после окончания вихревого движения переходят к колебательному.
Фаза вихревого движения у интактных самцов сингиля длится дольше, чем у лобана. После гормональной стимуляции продолжительность вихревого и колебательного движений спермиев лобана возрастает.
У сингиля, наоборот, фаза вихревого движения сокращается. Колебательное если и возрастает, то незначительно, а фаза поступательного движения удлиняется почти втрое.
Большое влияние на продолжительность и особенности движения спермиев оказывает температура окружающей их воды. Так как энергетические запасы спермия ограничены, с увеличением скорости движения при повышении температуры укорачивается период подвижности. Для сперматозоидов щуки, иссык-кульского чебачка, белого амура, рыбца, голого османа, иссык-кульской форели, сига, пеляди и некоторых других видов показано сокращение времени движения их при повышении температуры (Смирнова, Кузьмина, 1966; Попова, 1968; Гинзбург, 1968; Кузьмин, Чуватова, 1970; Турдаков, 1972; Hochman, Penaz, 1970). Причем верхний предел температур, в которых возможна активация сперматозоидов, как у рыб (Бушуев, 1971; Турдаков, 1972; Турдаков, Аминова, 1973), так и у других хладнокровных животных (Андроников, 1965), зависит от температурных условий нереста или обитания данных видов.
Оплодотворяющая способность спермы рыб
При изучении вопроса об оплодотворяющей способности спермы рыб обнаружены различия, связанные с жизнестойкостью эмбрионов и личинок, полученных от производителей разного возраста. Это подтверждает положение о раз-нокачественности их потомства. Лучшие показатели были при сочетании производителей зрелого возраста, худшие-при сочетании старых и молодых производителей.
Н.П. Новоженин (1972, 1974) в исследованиях с радужной форелью выявил разнокачественность производителей разного возраста и их потомства. Возраст родителей сказывается на качестве потомства, начиная с момента оплодотворения. Самая низкая жизнеспособность у потомства, полученного от впервые нерестующих и 7- летних рыб, самая высокая - у потомства от производителей среднего возраста, причем в постэмбриональном периоде доля влияния возраста самок и самцов составляет половину влияния всех факторов.
На материале, полученном в результате различных вариантов спаривания лососей с учетом их размера, массы и продолжительности морского периода жизни (Песлак, 1967), установлено, что оптимальный рыбоводный результат (по отходу икры, выходу личинок, отходу молоди, массе сеголетков, содержанию жира в теле и гемоглобина в их крови) дало спаривание самок среднего возраста (возраст морской жизни 2+ - 3+, масса 6,5-8,0 кг) с молодыми самцами (возраст морской жизни 2+, масса 2,5-3,5 кг) . Значительно худшие результаты получены при спаривании таких же самок с крупными самцами (возраст морской жизни 4+ - 5+, масса 14-16 кг) и в остальных вариантах.
В проблеме возрастной изменчивости рыб прежде всего привлекает внимание факт снижения и потери способности к размножению с возрастом, рассматриваемый как показатель старения. Плодовитость золотой рыбки в аквариуме достигает максимума на 3-м году жизни, после чего снижается, а к 7 годам почти все особи оказываются бесплодными, хотя есть и исключения. К.К. Терещенко (1917) обнаружил у леща (начиная с 6 лет) дегенеративные изменения в гонадах. На тесную связь плодовитости с возрастом указывают данные по ручьевой форели (Шнаревич и др., 1975) и судаку (Перминов, 1975).
Наиболее изучен вопрос о зависимости качества спермы от возраста рыб сем. Лососевые Salmonidae. Это связано с тем, что их воспроизводство имеет хорошо разработанную технологию заводского получения потомства (Бу-латович, 1979) .
По его мнению, лучшей оплодотворяющей способностью (91 - 93,5%) обладают самцы среднего возраста (4 - 5 лет). У самцов в возрасте 2 лет и старше 6, сперма име ет наиболее низкую оплодотворяющую способность (67,5-74%) .
В 2-летнем возрасте самцы имели наиболее низкую оплодотворяющую способность; лучшей оплодотворяющей способностью рыбы обладали в возрасте 4 лет.
Изменчивость самцов радужной форели по оплодотворяющей способности небольшая. Коэффициент вариации этого признака достигал наибольшего значения (8 - 9%) у 2-летних самцов. У 4-летних самцов варьирование этого признака снижалось (Cv=5-6%). С увеличением возраста рыб увеличиваются и их размеры, а следовательно, и размеры гонад (Бабушкин, 1972).
В процессе нереста у самцов левый и правый семенники функционируют обычно в равной мере и в продолжение периода продуцирования спермы уменьшаются одинаково.
При изучении качества половых продуктов у растительноядных рыб (Ерохина, Виноградов, Вычежанина, 1976) установлено, что у белого толстолобика (Ну-pophthalmithus molitrix, Val.) самцы способны к неоднократному порционному выметыванию спермы. Один самец может участвовать в оплодотворении икры нескольких самок.
В период нереста самцы остаются текучими 3-4 недели, потом переходят в состояние выбоя (VI стадия), а затем в результате новой волны сперматогенеза опять созревают.
Методологические предпосылки
Работами многих авторов была выявлена зависимость качества спермопродукции не только от сезонных изменений и гистологического строения семенников, но и от условий преднерестового содержания производителей и их кормления. Так, например, в садках Черепетского тепло-водного хозяйства на искусственных кормах (Изюмов, 1979) исследовали сперму 3-годовиков карпа. Использовали три рациона кормления: первый - 2% от массы рыбы в день, второй - 7, третий - 15%. Установлено, что диаметр головок сперматозоидов не зависит от рациона кормления .
По этим данным рассчитан коэффициент наследуемости, равный 0,88, что говорит о весьма значительном влиянии генотипа самца.
Коэффициент корреляции оказался достоверным только для связи диаметра головок с максимальной толщиной тела.
Г.М. Пронин (1975) изучал влияние плотности посадки и обеспеченности кормом впервые нерестующих самцов в возрасте 5 лет, двух племенных отводок (НК/ЗУ и ЗУ/НК), а затем повторно нерестующих рыб этих отводок. Различия в условиях питания создавались разной концентрацией производителей на единицу площади.
Результаты опытов показали, что производители независимо от плотности посадки потеряли в массе в обоих опытах из-за недостаточной обеспеченности кормом. У 5-летних самцов потери массы в варианте 1 составили 174 г, в варианте 2 - 344 г и в варианте 3 -227 г.
В варианте 1, где производителей содержали при разреженных посадках, от самца получено в среднем по 14,3 мл. спермы. Тогда как в двух других вариантах эта величина не превышала 5-6 мл.
Продолжительность активного состояния сперматозоидов составляла у рыб в варианте 1 - 47,1 с, а в варианте 2 на 8% и в варианте 3 на 26,5% меньше, чем в варианте 1-го опыта.
У повторно нерестующих самцов 5+ различия между вариантами 1 и 3 сохранились, хотя разница уменьшилась до 12,1%.
Изменения концентрации сперматозоидов в семенной жидкости самцов в зависимости от условий преднерестового содержания производителей следующие: в варианте 1 у рыб в возрасте 4+ концентрация составила 19,6 млн шт/мл3, в варианте 2 - на 42,7% и в варианте 3 - на 36,5% меньше. Аналогичные результаты отмечены и для самцов 6 лет (Пронин, 1975). Таким образом, концентрация сперматозоидов в эякуляте была значительно выше у самцов, содержащихся в условиях разреженных посадок.
По данным Л.Ч. Ходжера (1981), плотность посадки оказывает заметное влияние на скорость формирования эякулята и общий объем продуцируемой спермы байкальским омулем. Самцы, содержавшиеся при плотности посадки 20 экз. на 1 м3, продуцируют в большинстве случаев 4-21 порцию, в среднем - 11,7. Очередная порция спермы созревает через 1 сутки.
Самцы в возрасте 8 лет при аналогичной плотности посадки продуцируют в нерестовый период в среднем до 6 порций, а в 11-летнем - до 12 и более, объем спермы, продуцируемой этими самцами за весь период, составляет 2,52 и 4,77 мл.
При более высокой плотности посадки (7 0 экз. на 1 м3) созревание эякулята задерживается на 2-3 суток. Число порций снижается и в среднем составляет 7,1.
В период массового сбора икры объем выделяемой спермы повышается почти в 1,5-2 раза, а к концу сбора икры объем эякулята незначительно снижается (0,40 мл).
Концентрация сперматозоидов колеблется от 1,1 до 16,3 млн шт/мм3, в среднем составляет 8,3±0,3б млн шт/мм3.
К концу нереста масса гонад уменьшается до 3,9 г (колебания 1-10 г) , коэффициент зрелости составляет в среднем 0,90% (колебания 0,17±2,27%). Активность половых продуктов в течение всего периода нереста практически не меняется.
Воспроизводительные качества производителей алтайского зеркального карпа
При изучении половых продуктов некоторые авторы указывают на то, что качество спермы зависит от возраста животного (Жукинский, 1965; Новоженин, 1972). Объем единовременной порции с возрастом сильно возрастает, а концентрация сперматозоидов снижается. Длительность подвижного состояния сперматозоидов увеличивается, достигая наибольшего значения у рыб среднего возраста, а затем уменьшается. Возраст самцов форели сильно влияет на оплодотворяющую способность спермы (Бабушкин, 1974; Мухина, 1985).
Объем эякулята и его зависимость от возраста нами изучены у самцов карпа в возрасте 3, 4 и 5 полных лет. При изучении половых продуктов самцов алтайского зеркального карпа трех возрастных групп было выявлено, что с увеличением возраста объем эякулята значительно повышается, что согласуется с литературными данными (Жукинский, 1965; Новоженин, 1972) (табл. 12).
Самцы карпа продуцируют большие порции густых белых молок с высокой концентрацией сперматозоидов в единице объема. Так, производители в возрасте 3-5 полных лет одновременно дают от 1 до 45 см3 (в среднем 15,07 см3) спермы. Самцы 3-годовалого возраста в среднем продуцируют 14,08+0,70 см3 при коэффициенте фенотипической изменчивости 65,41%. Рыбы в возрасте 4 и 5 полных лет по объему эякулята превосходят младшую группу на 17,71 и 46,36% соответственно(Р 0,05, Р 0,01). Но при этом коэффициент вариации у рыб старшего возраста снижается: у 4-годовалых самцов на 9,83%, у 5-годовалых - на 2,98%.
Масса гонад и гонадосоматический индекс (ГСИ) изучены у 2- и 3-годовиков общей массой тела 648+50,92 и 2054,55+92,80 г (табл. 13). ГСИ (гонадосоматический индекс) изучен как отношение массы гонад к массе рыбы без внутренностей.
Коэффициент фенотипической изменчивости по массе тела у самцов в возрасте 3 года был ниже на 9,87% (Р 0,001).
Масса рыбы без внутренностей у разных возрастов находилась на уровне 550+47,73 и 1710±96, 64 г соответственно (Р 0,001) .
У рыб, взятых для анализа, масса колебалась в возрасте 2 года от 300 до 900 г, из них особей менее 700 г - 72% и 3 года - от 1800 до 2800 г. Выявлено значительное разнообразие особей по массе гонад и ГСИ.
У 2-годовалых самцов при массе гонад 19,5+4,65 г ГСИ достигал 75,38%. При этом прослеживается зависимость массы гонад от массы тела. Так, у рыб массой 800 г масса гонад колеблется от 2,75 до 30,5 г. Коэффициент корреляции между массой тела и массой гонад равен +0,33.
Масса гонад самцов 3-годовалого возраста по сравнению с самцами в возрасте 2 полных лет увеличилась на 140,3 г, коэффициент фенотипической изменчивости при этом был равен 25,81% (Р 0,001). Зависимость между массой тела и массой гонад находилась на уровне +0,87. ГСИ гонад у 2-годовиков был ниже, чем у 3-годовиков, на 62,14% и в среднем составил 3,54±0,83 (Cv=84,13) (Р 0,001).
Также известно, что качество спермы самцов оказывает существенное влияние на жизнеспособность и продук тивные качества потомства. Этот вопрос достаточно хорошо изучен у теплокровных животных (Милованов, 1962). Большинство же работ по сперматогенезу посвящены изучению концентрации, длительности активного движения сперматозоидов в зависимости от условий хранения и транспортировки. Морфологические и физиологические особенности сперматозоидов изучены (Мусселиус, 1951; Писаренко-ва, 1958; Драбкина, 1961; Турдаков, 1962; Смирнов, 1963; Dyk, Lucky, 1957). Влиянию возраста производителей на показатели спермы посвящены работы Ф.Г Мартышева и др. (1967), Ю.П. Бабушкина и др. (1971), В.Н. Жукин-ского (19 65). Влияние условий выращивания на физиологические и биохимические показатели спермы было рассмотрено Ф.Г. Мартышевым (1973).
Н.В. Жукинский (1964) на опытах с таранью установил отсутствие всякой связи между возрастом самцов, с одной стороны, и концентрацией их спермы и длительностью активного состояния спермиев - с другой. Вместе с тем оказалось, что по мере роста самцов заметно увеличивается объем единовременной порции спермы и изменяется количество нежизнестойких спермиев (наименьшее их количество отмечено у зреловозрастных самцов, наибольшее -у старых).
У самцов алтайского зеркального карпа разных возрастов нами изучено качество спермы в различных температурных условиях. По данным П.В. Белоусова, И.В. Мору-зи (2004), при повышении температуры воды время активности сперматозоидов у самцов заметно снижается.
