Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Антропогенная нагрузка на гидроэкосистему Волго-Каспийского бассейна, возрастающая уже в течение многих лет, негативно влияет на весь его биоценоз, в том числе на воспроизводство биоресурсов [1, 2]. В дельте р. Волги разведение ценного промыслового вида - судака - приобрело особую значимость не только на фоне снижения его запасов, но и как гидробионта, обладающего высокой потенцией роста [3, 4]. Грибы и грибоподобные организмы, населяющие водоемы различных типов, составляют их основной биотический компонент. Это биофаги, потребляющие живое органическое вещество, паразитирующие на водорослях, рыбах и других гидробионтах, а также гетеротрофы или сапротрофы, разлагающие мертвое органическое вещество. Во многом биоценотическая роль грибов обусловлена всем комплексом абиотических факторов, характерных для конкретного водоема: озер, прудов, рек, морей и т. д. Именно специфика гидрологии и гидрохимии этих гидроэкосистем определяет своеобразие взаимоотношений между представителями микобиоты и другими организмами [5-7]. В публикациях по микобиоте рек, водохранилищ и аквакультуры показано, что грибы, отнесенные к родам Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Curvularia, Fusarium, Penicillium, Rhuzopus и др., в воде, грунтах и рыбе встречаются круглый год. В условиях аквакультуры, попадая в различные рыбоводные емкости в виде единичных зачатков, они находят оптимальные условия для своего массового развития [8-14]. Между тем в дельте р. Волги в технологии разведения судака заводская инкубация его икры является важнейшим и в то же время уязвимым звеном, от качества которого зависит успех воспроизводства этого ценного промыслового вида. Однако весной, в период инкубации икры судака, создаются благоприятные условия для развития сапролегниевых грибов - возбудителей сапролегниоза - это перепады температуры воды, ее кислородного режима, рН среды. Тяжесть протекания этого микоза в значительной степени определяется иммунным статусом производителей и уровнем оплодотворения икры [15, 16]. Следует отметить, что, несмотря на убедительные вышеприведенные данные о широкой встречаемости этого микоза в природных и индустриальных условиях, авторами, как правило, не приводятся таксономические характеристики микобиоты и не рассматриваются экологические факторы, ее обусловливающие. Эта часть исследований демонстрирует малую степень изученности. В связи с этим целью наших исследований было изучение видового разнообразия грибов, контаминирующих воду и пораженную икру судака, а также путей и закономерностей формирования их комплексов. Материал и методы исследования Материалом для исследований служили пораженная икра судака (Sander lucioperca), пробы воды, омывающей гнезда с икрой, и водоисточника (по 20 проб) в апреле 1998-2001 и 2010-2011 гг. на Александровском осетровом рыбоводном заводе (Астраханская обл.). Параллельно со сбором микологических проб регистрировались данные гидрохимического режима - температура воды, содержание в ней кислорода и рН среды. Грибы, выделенные их вышеприведенных биотопов, изучали методами, применяемыми для изучения водных грибов [5]. Исследования проводили в основном методом «приманок» с водными культурами грибов с целью получения их половых органов (оогониев и антеридиев), необходимых для видовой идентификации. В результате нескольких пересевов получали «гросс-культуры», состоящие из нескольких представителей родов и видов оомицетов. Для детального изучения видового состава оомицетов все выделенные грибы были зафиксированы смесью Н. А. Наумова (94 части 70 %-ного спирта и 6 частей 40 %-ного формалина). Видовую идентификацию, которая основана на морфолого-биологических критериях сапролегниевых грибов, осуществляли в основном по монографии К. Цейпа (K. Sejp) [17] и данным обзора И. А. Дудки с соавторами [5] (рис. 1, 2). 50 мкм Рис. 1. Зооспорангии оомицетов, являющихся потенциальными паразитами рыб (по [8]): 1, 2 - Асlуа - первичные цисты, сгруппированные у выходной папиллы (1) и стадии выделения вторичной зооспоры из первичной цисты (2); 3, 4 - Saprolegnia - зрелый зооспорангий до (3) и в процессе (4) выделения первичных зооспор; 5, 6 - виды пролиферации, являющейся характерным способом замены старого зооспорангия новым у видов Saprolegnia; 7, 8, 9 - Pythium-стадии выделения зооспор из пузырька; 10, 11 - Calyptralegnia; 12 - Dictyuchus; 13 - Aphanomyces; 14 - Thraustotheca; 15 - Leptolegnia; 16 - Leptomitus Рис. 2. Жизненный цикл представителей р. Saprolegnia: 1 - мицелий; 2 - гемма; 3 - зооспорогенез; 4 - зооспорангии; 5 - первичная зооспора; 6 - инициированная спора; 7 - вторичная зооспора; 8 - прорастающая зооспора; 9 - ооспорогенез; 10 - мейоз с последующей сингамией; 11 - антеридий; 12 - антеридиальная клетка; 13 - оогоний; 14 - ооспора Для обработки результатов использовались программы Excel и Statistica 6.0. Результаты исследования и их обсуждение Результаты микологического анализа выявили существенные изменения в последние годы видового состава грибов - возбудителей сапролегниоза (табл.). Микобиота, выделенная из исследуемых биотопов Представитель Биотопы Водоисточник Вода, омывающая гнезда Пораженная икра 1998-2001 2010-2011 1998-2001 2010-2011 1998-2001 2010-2011 Saprolegnia spp. 18,2 15,2 16,7 12,0 11,5 8,6 S. parasitiсa 18,2 15,7 19,0 12,0 21,2 13,6 S. ferax 13,6 11,3 11,9 10,3 17,3 10,1 S. diclina 4,5 4,0 9,5 5,4 8,0 6,3 S. hypogyna 4,5 4,0 2,4 1,7 3,8 2,6 Ahlya sp. 13,6 10,5 12,1 8,6 9,6 11,0 А. flagellata 4,5 4,0 7,1 6,9 7,6 6,3 А. hypogyna 9,1 7,2 9,5 5,4 7,6 6,2 Aphanomyces laevis 9,1 7,2 4,7 8,6 5,8 4,8 Dictyuchus monosporus 4,7 3,8 7,1 6,9 7,6 6,3 Alternaria spр. - - - - - 1,2 Aspergillus spp. - 6,0 - 8,6 - 9,0 Fugarium spр. - 6,1 - 8,6 - 10,1 Candida spр. - 5,0 - 5,0 - 3,1 Данные таблицы демонстрируют достоверное снижение в удельном весе всех выделенных оомицетов родов Saprolegnia, Achlya, Aphanomyces и Dictyuchus на фоне возрастания доли несовершенных грибов родов Alternaria, Aspergillus, Fusarium и дрожжей р. Candida (рис. 3). По литературным данным - это постоянные обитатели различных водоемов, куда они попадают из прибрежных растений, грунта и субстратов животного происхождения [6-9]. Обладая широким спектром физиологических и биохимических свойств, обеспечивающих адаптацию к различным питательным субстратам, эти грибы активно участвуют в разложении органических веществ. Факт их присутствия в воде и пораженной икре судака следует учитывать, особенно при испытании и внедрении новых фунгицидов. Однако этиологическая роль представителей этой группы микобиоты при сапролегниозе икры может быть установлена только после постановки биопробы по триаде Коха. Водоисточник Вода, омывающая гнезда Пораженная икра Рис. 3. Удельный вес всех выделенных оомицетов и несовершенных грибов в исследуемых биотопах Среди выделенных оомицетов в исследуемых эконишах по-прежнему доминировали грибы родов Saprolegnia и Achlya (табл.), диагностика которых основывалась на морфолого-биологических критериях: по размеру, форме и особенностям строения женских половых органов - оогониев и мужских половых органов - антеридиев. Ранее была показана их высокая экологическая пластичность, т. е. способность вегетировать во все сезоны года и чаще других оомицетов поражать икру белорыбицы в осенне-зимний, а также икру белуги, осетра и севрюги в весенне-летний сезоны года при температуре воды от 0,1 до + 23,0 ºС; рН - от 7,0 до 8,3; содержании О2 - от 8,0 до 14,5 мг/л. При таком же гидрохимическом режиме достаточно часто выделяли ахлии и диктиухусы, которые доминировали в осенне-зимний сезон при инкубации икры белорыбицы, а в весенне-летний сезоны - представители родов Saprolegnia и Achlya [15]. Возникновение и развитие сапролегниоза икры судака под влиянием абиотических факторов среды проходило без каких-либо новых особенностей, поскольку нерестовая кампания осуществлялась в сжатые сроки весной. Инкубация икры обычно проходит в течение 10-12 суток в зависимости от температурного режима в пределах 7,2-8,7 ºС - в это время сапролегниевые грибы не достигают максимума своего развития, который, как правило, в дельте р. Волги отмечается при температуре воды от 12,2 до 18,0 ºС и совпадает со временем инкубации икры осетра и севрюги [15]. Видимо, поэтому видовой состав микофлоры, выделенный из воды и пораженной икры судака, не отличался большим разнообразием. В пользу этого свидетельствуют данные по кислородному режиму, высокие параметры которого (9,0-11,7 мг/л) лимитировали рост и развитие исследуемых нами грибов. Последние, в соответствии с вышеприведенными литературными данными, приурочены к слабопроточным водоемам с низким содержанием кислорода в воде и высоким содержанием органики растительного и животного происхождения. Все обнаруженные нами виды и штаммы грибов отнесены к нейтрально-щелочным. Так, в диапазоне рН среды от 7,7 до 8,1 сапролегниевые грибы и микромицеты выделялись максимальным числом видов и изолятов. Следовательно, развитие микобиоты в период инкубации судака лимитировано комплексом анализируемых абиотических факторов среды, которые сдерживали ее рост и развитие. Тем не менее отход от этого микоза за период инкубации составлял в среднем 30,0 %. Ранее было установлено, что среди биотических факторов среды, обусловливающих сапролегниоз икры, основным и показательным является ее рыбопродуктивность - качество, которое, в свою очередь, определяется рыбоводно-физиологическим качеством производителей осетровых и белорыбицы [18]. Известно, что икра севрюги наиболее уязвима для сапролегниоза, отходы от которого в среднем составляли 59,0-70,0 %. Показано, что самки этого вида осетровых с нулевыми показателями оплодотворения нередко составляли 20,0 % от общего числа заготовленных на тонях [19]. Результаты исследований, проведенных в 1997-1998 гг., показали широкую вариабельность функционального состояния самок белуги. В то же время у этого вида осетровых зрелость ооцитов была в среднем однородной [20]. Автором работы [20] была отмечена разнородность состояния гонад осетра, поскольку часто в рыбоводном процессе использовались яровые и озимые самки. Наличие у осетровых различных патологий гаметогенеза [21] обусловливало низкий уровень оплодотворения икры и, как следствие, ее массовое поражение сапролегниозом. Установлено, что через 15-20 минут после осеменения оболочки оплодотворенной икры, плотно прилегающие друг к другу, набухают и удваиваются по толщине. У неоплодотворенной икры прочность оболочек не только не возрастает, но даже значительно уменьшается. В результате сапролегниевые грибы уже через 12-15 часов инфицируют неоплодотворенные икринки; в то же время оплодотворенную развивающуюся икру они поражают через 18-24 часа в зависимости от температуры воды [22]. В меньшей степени сапролегниозу подвержена икра белуги, поскольку самки этого вида, как правило, активно реагировали на гипофизарные инъекции, а их икра отличалась единовременным созреванием и высоким уровнем оплодотворения - в среднем 90 %. Между тем ихтиопатологическое состояние судака в дельте р. Волги в течение многих лет остается напряженным. Этот вид уязвим для дерматофибросаркомы, высок уровень заболеваемости паразитозами [23, 24]. Следовательно, резистентность судака, особенно при его искусственном разведении, значительно снижена, о чем свидетельствует его повышенная микробная обсемененность при зимнем резервировании в прудах [25, 26]. Обращает на себя внимание достоверное увеличение в воде и рыбе в этот период грампозитивной микрофлоры (бацилл) - в 2,2 ± 0,8 и 2,4 ± 0,5 раза соответственно, и представителей микофлоры родов Alternaria, Aspergillus и Penicillium (рис. 4-9) - в 2,4 ± 0,7 и 2,8 ± 0,8 раза соответственно. Следует отметить, что выделенные микромицеты контаминировали исследуемые органы рыб только в виде спор и конидий, их активные структуры отсутствовали. Как следствие, потери рыб, в том числе от сапролегниоза, при содержании их в прудах составляли от 30,0 до 72,0 % [3, 27]. В данном случае не исключен вертикальный путь передачи инфекции, которая усугублялась неблагоприятным гидрологическим режимом в прудах. По данным [7, 9], численность грибов в слабопроточных водоемах всегда выше, чем в реках с высокой скоростью течения. Рис. 4. Молодые зооспорангии Saprolegnia spp. на концах гиф на среде Чапека. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув. × 100. Рис. 5. 10-суточная культура Fusarium spp. на среде Чапека. Хламидоспоры конечные, одиночные и двухклеточные. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув × 900. Рис. 6. 10-суточная культура Alternaria spp. с одиночными конидиеносцами и оливково-бурыми конидиями на среде Чапека. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув × 250. Рис. 7. 10-суточная культура Penicillium spp. на среде Чапека. Специфические разветвленные конидиеносцы. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув × 400. Рис. 8. 10-суточная культура Aspergillus spp. на среде Чапека. Верхушечные округлые конидиеносцы. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув × 400. Рис. 9. 10-суточная культура Aspergillus spp. на среде Чапека. Специфические верхушечные шаровидные споровые головки. Рост при 22-24 ºС. Препарат в капле воды. Ув × 100. Анализ фактического материала, проведенный в 2010-2011 гг., показал присутствие этих групп грибов в воде и пораженной икре судака (табл.). В водоисточнике они составляли 17,1, в воде моросильных камер - 22,2; пораженной икре - 23,4 %. Из этих биотопов было изолировано 35, 58 и 78 изолятов микромицетов соответственно. Доминирующие в микобиоте грибы родов Aspergillus и Fusarium активно синтезируют микотоксины, и эта способность метаболизма, видимо, позволяет им выигрывать конкурентную борьбу с сапролегниевыми грибами, не имеющими такой особенности [5, 6, 8]. Заключение Результаты исследований показали, что сапролегниоз икры судака при его искусственном разведении обусловлен комплексом абиотических и биотических факторов среды. Перегруппировка типичных видов сапролегниевых грибов по снижающейся частоте встречаемости и рост биоразнообразия ранее «случайных» видов по критериям, принятым в экологии, соответствуют адаптивному диапазону «стресса», т. е. смене доминирования типичных видов в определенной экосистеме. Особенности сапролегниоза икры судака определены комплексом градиентов, которые формируют микобиоту - это гидрологический и гидрохимический режимы зимовальных прудов и воды, омывающей гнезда - инкубаторы, уровень ее зараженности спорами грибов водного и почвенного происхождения, а также иммунный статус производителей. Полученные данные свидетельствуют о необходимости продолжения микологических исследований при искусственном разведении рыб, особенно поиска новых фунгицидов, в борьбе с сапролегниозом икры, эффективных и в отношении микромицетов.
