ECOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL ASPECTS OF STURGEON CULTIVATION IN INDUSTRIAL CONDITIONS
Authors:
1.
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences
(Candidate of Sciences in Biology; Leading Researcher of the Division of Aquatic Biological Resources of the South Sea Basins)
Russian Federation
Russian Federation
2.
Astrakhan State Technical University
(Leading Researcher of the Laboratory of Biotechnology Conservation and Reproduction Valuable Species of Fish)
3.
Federal Research Centre The Southern Scientific Center of the Russian Academy of Science
(Candidate of Biology; Leading Researcher of the Aquatic Biological Resources of the South Seas Basins)
Russian Federation
Russian Federation
4.
Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Rostov-on-Don
5.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Biology, Professor; Professor of the Department of Aquaculture and Fisheries)
Federal Research Centre The Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Head of the Department of Aquatic Biological Resources of the Basins of the Southern Seas, Senior Researcher)
Federal Research Centre The Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Head of the Department of Aquatic Biological Resources of the Basins of the Southern Seas, Senior Researcher)
Type:
Article
Pages:
from 128
to 135
Status:
Published
Received:
05.12.2017
Accepted:
25.12.2017
Published:
25.12.2017
Subject area:
UDK 639.371.053.4.001.57:556.114.5
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Language:
Russian
Keywords:
aquaculture, sturgeon, stellate sturgeon, breeders, physiology, bacterial contamination
Abstract (English):
Physiological state of the stellate sturgeon female species ( Acipenser stellatus ) caught in spring in the fishing area in the Lower Volga delta and the female species farmed at the Bertyulckiy and Lebyahzje sturgeon fish-factories in the Astrakhan region were evaluated by biochemical parameters of blood taken in fish after hypophysial injection. At each sturgeon fish-factories there were revealed 2 groups of fish with different biochemical status. At the Bertyulskiy sturgeon fish-factory in the first group blood values were normal, in the second group the level of serum protein, β-lipoproteids, cholesterol and hemoglobin in blood was lower by 1.5, 4.3, 1.7 and by 1.2 times, correspondingly. At the Lebyahzje sturgeon fish-factory in female species of one group the level of serum protein, β-lipoproteids and cholesterol was even lower: in 1.8, 2.5 and 2.3 times. In the group of stellate sturgeon females with a lower concentration of biochemical components in blood there was revealed excessive total bacterial contamination: at the Bertyulskiy fish-factory - in 3 times, at the Lebyahzje - in 8 times. The results obtained allow to suggest the dependency of the bacterial contamination level on physiological status of fish. Study of stellate sturgeon females caught in spring in the lower reaches of the Volga and females used for fish breeding at the sturgeon fish-factory showed that under equal physiological status the level of total contamination of fish was much higher at the fish-factory, i.e. fish in natural habitats were more resistant to infection. The comparative analysis of physiological status of stellate sturgeon males and females caught in spring in the lower Volga and having similar physiological status revealed, that females during spawning run had higher level of total contamination. The study results can be used for the diagnosis and correction of the physiological state of sturgeons cultivated in ponds with closed water supply systems with the application of artificial feed.
Physiological state of the stellate sturgeon female species ( Acipenser stellatus ) caught in spring in the fishing area in the Lower Volga delta and the female species farmed at the Bertyulckiy and Lebyahzje sturgeon fish-factories in the Astrakhan region were evaluated by biochemical parameters of blood taken in fish after hypophysial injection. At each sturgeon fish-factories there were revealed 2 groups of fish with different biochemical status. At the Bertyulskiy sturgeon fish-factory in the first group blood values were normal, in the second group the level of serum protein, β-lipoproteids, cholesterol and hemoglobin in blood was lower by 1.5, 4.3, 1.7 and by 1.2 times, correspondingly. At the Lebyahzje sturgeon fish-factory in female species of one group the level of serum protein, β-lipoproteids and cholesterol was even lower: in 1.8, 2.5 and 2.3 times. In the group of stellate sturgeon females with a lower concentration of biochemical components in blood there was revealed excessive total bacterial contamination: at the Bertyulskiy fish-factory - in 3 times, at the Lebyahzje - in 8 times. The results obtained allow to suggest the dependency of the bacterial contamination level on physiological status of fish. Study of stellate sturgeon females caught in spring in the lower reaches of the Volga and females used for fish breeding at the sturgeon fish-factory showed that under equal physiological status the level of total contamination of fish was much higher at the fish-factory, i.e. fish in natural habitats were more resistant to infection. The comparative analysis of physiological status of stellate sturgeon males and females caught in spring in the lower Volga and having similar physiological status revealed, that females during spawning run had higher level of total contamination. The study results can be used for the diagnosis and correction of the physiological state of sturgeons cultivated in ponds with closed water supply systems with the application of artificial feed.
Keywords:
aquaculture, sturgeon, stellate sturgeon, breeders, physiology, bacterial contamination
aquaculture, sturgeon, stellate sturgeon, breeders, physiology, bacterial contamination
Исследования влияния комплекса антропогенных факторов на физиологическое состояние осетровых рыб становятся особенно актуальными в период активного внедрения в рыбоводную практику методов их культивирования в индустриальных условиях. Ранее было установлено, что под воздействием химического загрязнения акваторий южных морей Российской Федерации постепенно ухудшалось физиологическое состояние осетровых рыб, что, в свою очередь, могло приводить к нарушению эволюционно обусловленного баланса между ихтио- и паразитофауной [1, 2]. Особенно это касается молодых рыб, которые, обладая более высоким уровнем метаболизма, менее устойчивы к изменениям факторов среды, что приводит к снижению иммунного статуса рыб и возникновению паразитарных заболеваний [3]. При ухудшении физиологического состояния, приводящего к изменению иммунного статуса хозяев, паразиты часто воздействуют на воспроизводительную систему рыб, снижая эффективность её функционирования. Вследствие этого главным условием получения положительных результатов рыбоводных работ является хорошее исходное физиологическое состояние рыб. Известно, что у осетровых рыб в последние десятилетия под влиянием длительного кумулятивного токсикоза заметно снизилась концентрация транспортируемых кровью важнейших биохимических субстратов: сывороточного белка, β-липопротеидов, общих липидов, холестерина, гликогена и гемоглобина, играющих существенную роль в метаболизме животных. Следует отметить также влияние токсикоза не только на динамику физиологических показателей, но и на весь цикл трансформации энергии в организме рыб, что ведет к снижению их устойчивости к заболеваниям [2, 4]. В самый сложный для жизни рыб период - нерестовый, помимо воздействия токсических веществ они испытывают влияние значительного количества других стресс-факторов, которые также ослабляют их иммунный статус [5, 6]. Еще больше физиологическое состояние производителей осетровых рыб ухудшается при длительном содержании на осетровых рыбоводных заводах (ОРЗ) в неадекватных для них экологических условиях. Контаминация комбикормов является одним из негативных факторов, постоянно действующих на рыб в условиях интенсивного культивирования. К негативным факторам относятся также высокие значения плотности посадки, повышенное содержание в воде токсичных продуктов метаболизма рыб, сопровождаемые бурным развитием микрофлоры [7]. Влияние этих факторов усугубляется весьма значимой зависимостью рыб от качества среды обитания. Отрицательное воздействие комплекса факторов вынуждает часть сил организма рыб направлять на адаптацию к подобным условиям, что приводит к усилению напряженности иммунитета, ухудшению здоровья, снижению темпа роста и выживаемости [8]. Помимо воздействия большого количества стресс-факторов существенное влияние на результаты рыбоводных работ оказывает возраст производителей. На фоне катастрофического снижения общего промыслового запаса осетровых рыб в южных морях России произошло заметное омоложение стада производителей, мигрирующих на нерест. Наиболее проблемным объектом для естественного и искусственного воспроизводства осетровых рыб в конце ХХ в. стала севрюга (Acipenser stellatus) [9-11]. Значительная неоднородность биохимического статуса самок севрюги, используемых для рыбоводных целей, определялась высоким уровнем физиологического разнообразия рыб, поступающих на ОРЗ Нижней Волги. Рыбы с резорбцией половых продуктов и истощенные имели в крови низкий уровень белка, β-липопротеидов, холестерина, гемоглобина и достаточно высокий показатель скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Чаще такие самки встречались среди молодых, впервые нерестующих особей, физиологическое состояние которых не могло обеспечить высокую степень их естественного иммунитета [6, 10-12]. Аналогичные изменения в структуре донских нерестовых стад в начале 70-х гг. ХХ в. привели к тому, что среди самок осетровых, использовавшихся для рыбоводных целей, увеличилось число впервые нерестующих рыб. Эти рыбы также характеризовались низким уровнем важнейших биохимических субстратов в крови и тканях [13]. Таким образом, в последние десятилетия самки севрюги, вовлекаемые в рыбоводный процесс, имели высокую степень неоднородности физиологических показателей, которая была обусловлена как биологическими особенностями этого вида, так и многолетним воздействием различных антропогенных факторов. Определяющим среди них явилось химическое загрязнение, которое коренным образом изменило не только биохимический статус этих рыб, но и уровень эффективности иммунных барьеров. Длительная иммобилизация производителей осетровых рыб в неадекватных условиях культивирования, в свою очередь, могла снижать уровень иммунитета, стимулируя процесс бактериального инфицирования. Материалы и методы исследования Для оценки физиологического состояния самок севрюги (Acipenser stellatus), исследовалась сыворотка крови рыб, выловленных в весенний период на рыболовецком участке в низовьях дельты Волги, и рыб, использовавшихся в рыбоводном процессе на Бертюльском и Лебяжьем ОРЗ после выдерживания в бассейнах. Кровь у самок, использовавшихся в рыбоводном процессе, брали после гипофизарной инъекции. Физиологическое состояние севрюги оценивали по таким биохимическим показателям крови, как концентрация гемоглобина, общего сывороточного белка, β-липопротеидов, холестерина и СОЭ. Общий сывороточный белок, характеризующий интенсивность белкового обмена, измеряли на рефрактометре ИРФ-22. Уровень β-липопротеидов, отражающий наравне с белком активность метаболизма, наличие или отсутствие в ооцитах разрушительных процессов, определяли по методу Бурштейна, гемоглобин - на гемометре ГФ-3, СОЭ - методом Т. П. Панченкова [14]. Холестерин, который входит в состав клеточных мембран и является предшественником гормонов, определяли с помощью ферментных тест-систем [15]. Определение суммарного уровня бактериальной обсеменённости рыб проводили по общепринятым в ихтиопатологии методам [16]. Результаты исследования На каждом из двух ОРЗ исследование физиологических показателей крови у созревших после гипофизарной инъекции самок севрюги, использовавшихся в рыбоводном процессе, выявило по 2 группы рыб с различным биохимическим статусом. На Бертюльском ОРЗ в группу I вошли самки № 1 и 2, в группу II - самки № 3-5. Показатели у самок группы I были в норме (табл. 1), у самок группы II уровень сывороточного белка, β-липопротеидов, холестерина и гемоглобина в крови был ниже в 1,5; 4,3; 1,7 и 1,2 раза соответственно. Высокий уровень СОЭ как у рыб группы I, так и у рыб группы II - вполне ожидаемая реакция организма рыб в связи с кардинальной перестройкой обменных процессов, в том числе водно-солевого обмена в период активного созревания половых продуктов. Таблица 1 Физиолого-биохимические показатели крови у самок севрюги на Бертюльском ОРЗ Группа и № рыбы Масса, кг Стадия зрелости гонад Общий белок, г/л β-Липопротеиды, г/л Холестерин, г/л Гемоглобин, г/л СОЭ, мм/ч Бактериальная обсеменённость, КОЕ/г I - 1; 2 9,8 ♀IY 25,0 8,25 1,55 62 6,0 0,85 х 103 II - 3; 4; 5 10,5 ♀IY 16,0 1,91 0,91 50 6,7 2,5 х 103 Икра этих рыб овулировала, однако трудно предсказать положительный рыбоводный эффект в связи с низким уровнем важнейших биохимических субстратов, транспортируемых кровью в развивающиеся ооциты. Согласно данным табл. 1, такие рыбы имели в 3 раза более высокую бактериальную обсеменённость. Принято считать, что чем выше общая микробная обсемененность объектов, тем больше вероятность присутствия в них патогенных бактерий [17]. На Лебяжьем ОРЗ (табл. 2) в группу I вошла самка № 5, в группу II - самки № 2-4. Самка № 5 (группа I) кардинально отличалась от самок группы II по уровню сывороточного белка, β-липопротеидов и холестерина соответственно в 1,8; 2,5 и 2,3 раза. Концентрация гемоглобина была равноценной у рыб обеих групп и не выходила за пределы нормальных значений. Уровень СОЭ как у самки № 5 из группы I, так и у рыб группы II соответствовал периоду активного созревания половых продуктов. Таблица 2 Физиолого-биохимические показатели крови у самок севрюги на Лебяжьем ОРЗ Группа и № рыбы Масса, кг Стадия зрелости гонад Общий белок, г/л β-Липопротеиды, г/л Холестерин, г/л Гемоглобин, г/л СОЭ, мм/ч Бактериальная обсеменённость, КОЕ/г I - 5 8,3 ♀ IY 41,5 18,45 3,33 50 4,0 1,45 х 103 II - 2; 3; 4 9,7 ♀ IY 22,5 7,45 1,48 52 4,0 1,13 х 104 У самок севрюги с пониженной концентрацией биохимических компонентов в крови выявлено превышение общей бактериальной обсеменённости в 8 раз (табл. 2). Сравнение групп рыб на Бертюльском и Лебяжьем ОРЗ, имевших примерно одинаковый физиологический статус, позволяет говорить о том, что уровень бактериальной обсемененности рыб на Лебяжьем ОРЗ был значительно выше (табл. 3). Повышенный уровень общей бактериальной обсеменённости самок севрюги на Лебяжьем ОРЗ свидетельствует о том, что условия содержания рыб на этом заводе были далеки от необходимой нормы. Таблица 3 Физиологический статус и уровень общей обсемененности самок севрюги на Бертюльском и Лебяжьем ОРЗ Рыбоводный завод Общий белок, г/л β-Липопротеиды, г/л Холестерин, г/л Гемоглобин, г/л СОЭ, мм/ч Бактериальная обсеменённость, КОЕ/г Бертюльский 25,0 8,25 1,55 62 6,0 0,85 х 103 Лебяжий 22,5 7,45 1,48 52 4,0 1,13 х 104 Исследование самок севрюги, выловленных весной в низовьях р. Волги, и самок, использовавшихся для рыбоводных целей, показало, что уровень общей обсемененности рыб, имеющих примерно одинаковый физиологический статус, на ОРЗ был значительно выше (табл. 4). Таблица 4 Физиолого-биохимические показатели самок севрюги, выловленных весной в низовьях р. Волги и использованных на ОРЗ Место взятия проб Общий белок, г/л β-Липопротеиды, г/л Холестерин, г/л Гемоглобин, г/л СОЭ, мм/ч Бактериальная обсеменённость, КОЕ/г Дельта реки Волги 33,0 7,55 1,66 73 3,0 2,8 х 102 Рыбоводные заводы 22,8 7,75 1,51 53 5,4 4,9 х 103 Был проведен также сравнительный анализ физиологического состояния самок и самцов севрюги, выловленных весной в низовьях р. Волги (табл. 5). Таблица 5 Физиолого-биохимические показатели самок и самцов севрюги, выловленных весной в низовьях реки Волги Пол Общий белок, г/л β-Липопротеиды, г/л Холестерин, г/л Гемоглобин, г/л СОЭ, мм/ч Бактериальная обсеменённость, КОЕ/г Самки 33,0 7,55 1,66 73 3,0 2,8 х 102 Самцы 32,2 6,60 2,65 78 3,3 1,2 х 102 Согласно данным табл. 5, самки, имевшие примерно одинаковый физиологический статус с самцами, в период нерестового хода характеризовались более высоким уровнем общей обсеменённости. Заключение Общая бактериальная обсемененность, которая в определённой степени может влиять на результаты рыбоводных работ, зависит как от исходного физиологического состояния производителей осетровых рыб, так и от условий их содержания на ОРЗ. Самки севрюги с низким уровнем важнейших биохимических субстратов, транспортируемых кровью в развивающиеся ооциты, имели повышенный уровень общей бактериальной обсеменённости. Длительная иммобилизация самок севрюги в неадекватных условиях культивирования может снижать уровень иммунитета, стимулируя процесс бактериального инфицирования. Следует признать, что в естественных условиях обитания рыбы более устойчивы к инфицированию, чем в условиях ОРЗ.
1. Bauer O. N., Lopuhina A. M. Metodika izucheniya vliyaniya parazitov na produktivnost' ryb v predelah areala. Vil'nyus: Mintis, 1974. Ch. 1. S. 132-140.
2. Geraskin P. P., Ponomareva E. N., Metallov G. F., Galaktionova M. L. Neftyanoe zagryaznenie Kaspiyskogo morya kak odin iz faktorov iniciirovaniya oksidativnogo stressa u osetrovyh // Izv. Samar. nauch. centra RAN. 2012. T. 14, № 1 (8). S. 1875-1882.
3. Yunchis O. N. Formirovanie parazitofauny plotvy, uklei i yazya oz. Vrevo v pervyy god zhizni. SPb.: Izd-vo GosNIORH, 1980. S. 26-74.
4. Balabanova L. V. Sravnitel'naya harakteristika izmeneniy ul'trastruktury immunokompetentnyh kletok pri hronicheskom vozdeystvii ryada toksikantov // Ekologicheskaya fiziologiya i biohimiya ryb: tez. dokl. IX Vseros. konf. Yaroslavl', 2000. S. 21-22.
5. Silkin N. F. Koncentraciya cirkuliruyuschih immunnyh kompleksov v syvorotke krovi osetra, belugi i sevryugi vo vremya nerestovoy migracii iz Kaspiyskogo morya v reku Volga // Vtoroy simpozium po ekologicheskoy biohimii ryb: tez. dokl. Yaroslavl', 1990. S. 225-227.
6. Geraskin P. P. Reakcii organizma kaspiyskih osetrovyh (Acipenseridae) na zagryaznenie sredy obitaniya: avtoref. dis. … d-ra biol. nauk. Astrahan', 2013. 32 s.
7. Burlachenko K. V., Avetisov K. B., Yuhimenko L. N., Bychkova L. I. Bakterial'naya obsemenennost' kombikormov i ee vliyanie na molod' sterlyadi // Tr. VNIRO. 2002. T. 141. S. 194-208.
8. Alieva D. M. Vliyanie usloviy sredy na fiziologicheskie i biohimicheskie pokazateli proizvoditeley osetra. Vtoroy simpozium po ekologicheskoy biohimii ryb. Yaroslavl', 1990. S. 4-5.
9. Hodorevskaya R. P., Ruban G. I., Pavlov D. S. Povedenie, migracii, raspredelenie i zapasy osetrovyh ryb Volgo-Kaspiyskogo basseyna. M.: Tov-vo nauch. izd. KMK, 2007. 242 s.
10. Luk'yanenko V. I., Kulik P. V. Fiziologo-biohimicheskaya i rybovodnaya harakteristika raznovozrastnyh proizvoditeley volgo-kaspiyskih osetrovyh ryb. Rybinsk: In-t biol. vnutr. vod im. I. D. Papanina, 1994. 267 c.
11. Metallov G. F., Geraskin P. P., Aksenov V. P. Fiziologo-biohimicheskie aspekty ocenki rybovodnogo «kachestva» samok sevryugi Acipenser stellatus (Pall.) // Rybnoe hozyaystvo, ser. Akvakul'tura, Inform. paket. M., 1997. Vyp. 7. S. 4-14.
12. Gaponov V. S. O pokazatelyah krovi u proizvoditeley osetra i sevryugi na Ikryaninskom rybovodnom zavode // Tez. otchet. sessii CNIORH. Astrahan', 1994. S. 34-35.
13. Badenko L. V. Fiziologicheskoe sostoyanie azovskih osetrovyh v poslednie gody i ih rybovodnoe kachestvo // Tez. otchet. sessii CNIORH. Astrahan', 1972. S. 201-202.
14. Metody issledovaniya v profpatalogii (Biohimicheskie). M.: Medicina, 1988. 206 s.
15. Fishbach F., Dunning M. A manual of laboratory diagnostic tests. Lppincott Williams & Wilkins, 2004. 1291 p.
16. Laboratornyy praktikum po boleznyam ryb / pod red. prof. V. A. Musselius. M.: Legkaya i pisch. prom-st', 1983. S. 201-204.
17. Azarov V. N. Osnovy mikrobiologii i sanitarii. M.: Ekonomika, 1986. 207 s.
