V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение некоторых физиологических и морфологических особенностей осетровых рыб в условиях замкнутого водоснабжения (УЗВ)
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Осетровые - уникальные рыбы, пережившие миллионы лет эволюции, приспосабливались к самым разнообразным экологическим условиям и в настоящее время стоят на грани полного исчезновения. Это экологически разнообразная группа рыб, является одной из наиболее хозяйственно ценных. В связи с этим состояние популяций и проблемы сохранения привлекают внимание исследователей. Катастрофическое снижение численности и промысловых запасов осетровых является общемировой тенденцией.
Возобновить поголовья осетровых рыб в необходимом объеме позволит только искусственное воспроизводство при использовании новых современных биотехнологий. В последнее время установки замкнутого водоснабжения (УЗВ) - наиболее перспективная мировая тенденция, которая позволяет культивировать любой вид в любой точке планеты. Благодаря установкам замкнутого водоснабжения, разведение осетровых не зависит от климатических условий региона и от времени года.
Цельюнашей работы стало изучение особенностей роста осетровых и их гибридный форм в условиях замкнутого водоснабжения (УЗВ).
Для достижения цели нами были поставлены следующие задачи:
- определить характер роста стерляди и гибрида стербела в условиях УЗВ;
- определить соотношение массы у стерляди и стербела с целью возможной рекомендации к выращиванию в промышленных условиях того или иного вида рыб;
- определить пол и стадию зрелости гонад у осетровых с помощью УЗИ-диагностики
Актуальность работы заключается в том, что в условиях искусственно выращивания осетровых, крайне важно получить сведения о росте и развитии рыбы, ее хозяйственных качествах в зависимости от условий выращивания, найти такие схемы, которые в наибольшей мере дадут экономические эффекты.
Глава I. Общая характеристика осетровых и способы определения их половой принадлежности 1.1. Биологические особенности осетровых рыб
Благодаря наличию примитивных черт морфологии, осетровые существенно отличаются от всех других представителей ихтиофауны. Осетровые - проходные, полупроходные и пресноводные рыбы. Различают четыре рода: осетры, белуги, стерляди и близкие виды, лопатоносы и лжелопатоносы. (Константинов 2012: 4-23).
Осетровые имеют тело веретенообразной формы, сильно вытянутое, покрытое пятью рядами жучек - одним спинным и по два боковых и брюшных. Для каждого вида осетровых характерно индивидуальное количество костных жучек. Также по телу рассеяны небольшие костные пластинки и бугорки. Хвостовой плавник у осетровых гетероцеркальный, то есть верхняя лопасть больше нижней. Грудной плавник жесткий, спинной и анальный отнесены к хвостовому. Голова осетра небольшая, рыло вытянутое острое, на его конце расположены четыре усика. Рот выдвижной, расположен внизу, что связано с особенностью питания рыбы. Скелет состоит из хрящевой ткани, позвоночник отсутствует, а хорда сохраняется в течение всей жизни. Жаберные отверстия трансформировались в брызгальца. На их внутренней поверхности находятся простые жаберные тычинки. Осетровые относятся к медленно растущим и поздно созревающим рыбам. (Рубан Г.И. 2015:42-50). Половое созревание у самок наступает в возрасте от 8 до 21 года, самцы готовы к размножению в возрасте от 5 до 18 лет. Осетровые относятся к рыбам с весенне-летнем нерестом. Для икрометания поднимаются вверх по рекам на многие сотни километров, откладывают икру на песчано-галечных грунтах в местах с быстрым течением. После нереста скатываются в море. Нерестятся осетровые один раз в 3-5 лет.
1.2 Определения пола у осетровых
Одной из проблем на сегодняшний день является разработка биотехнологий ускоренного созревания моточных стад осетровых рыб. В связи с этим возникает необходимость отбора самок в первые годы выращивания с целью более ранней отбраковки из стада самцов, а также рыб с затянутым половым развитием.
Осетровые не имеют внешних половых отличий, особенно в молодом возрасте. Как и у многих других рыб, пол может быть установлен лишь с момента появления признаков развития половых желёз в яичники. О развитии в сторону семенников приходится судить методом исключения.
В настоящее время существует несколько подходов к установлению половой принадлежности в первые годы жизни рыб. (Чебанов М.С. 2013: 259 - 263).
Для определения пола и уровня развития гонад у осетровых рыб можно использовать анализ крови на содержание половых гормонов (эстрогена, прогестерона, тестостерона) или других метаболических индикаторов. Самки и самцы различаются по содержанию половых гормонов в крови, однако стоимость исследования высока, необходимо индивидуальное мечение рыбы до получения результата анализы. К тому же не проводятся исследования по определению пола гормональным методом у разных видов и гибридов осетровых в экологических условиях аквакультуры.
Еще одним методом определения пола является диагностическая лапароскопия, то есть выполнения небольшого надреза для доступа к брюшной полости и непосредственного наблюдения за гонадами или взятие биоптата. Гонады или образцы биоптата рассматриваются невооруженным глазом (макроскопический.) Гистологический анализ биоптата проводиться под микроскопом. Преимущество этой диагностики: доступность (низкие затраты на выполнения), немедленное получения информации о половой принадлежности пола у осетровых, достоверность. Однако недостатком данного метода является травматичность (наличие операционной травмы), возможное инфицирование, необходимость навыков по проведению процедуры.
В современных условиях наиболее оптимальным считается определение пола рыб с помощью ультразвукового сканирования.
Глава II. Материалы и методы
Материалом для исследования послужили особи осетровых рыб и их гибриды, разводимые в условиях Научно-исследовательской лаборатории «Разведение ценных пород осетровых» при Волгоградском Государственном Аграрном Университете (ВГАУ)
Метрические параметры проводили путем взвешивания группы особей с последующим исчислением средней навески по бассейну. Измерения массы проводили один раз в месяц.
Гидрохимические параметры воды, условия кормления для исследуемой группы были однообразны.
Кормление опытной группы проводили кормами, разработанными по специальной рецептуре.
В половом отношении использовались смешанные группы.
Половую принадлежность определяли при помощи УЗИ-диагностики с использованием аппарата mindray dp-50.
Глава III. Результаты и их обсуждение 3.1 Рост и развитие стерляди и ее гибрида в условиях замкнутого водоснабжения (УЗВ)
Разные виды осетровых рыб значительно отличаются друг от друга темпом роста, скоростью полового созревания, а также многими другими биологическими особенностями. (Матишов Г.Г. 2008:47-56). Для выращивания осетровых в условиях замкнутого цикла водоснабжения необходимо подбирать виды, отвечающие конкретным целям.
В лаборатории мы наблюдали за ростом стербел, это гибрид стерляди и бегули, который сочетает в себе признаки обоих родительских видов.
В условиях лаборатории гидрохимические показатели водной среды отличаются стабильностью, колебания их значений происходили в небольших пределах. Насыщение воды кислородом изменялось весной в пределах от 78% до 89%, в летний период - от 80% осенью - от 98%. Такой кислородный режим является оптимальным для выращиваемых объектов. Колебание pH среды находилось в пределах от 7,2 до 7,8, что благоприятно для выращивания рыб, а также для развития нитрифицирующих бактерий. В помещении лаборатории был создан специальный микроклимат при использовании сплит-систем.
Для объективной оценки различий в росте и развитии стерляди и ее гибрида стербела (стерлядь -белуга), нами были проведены измерения массы (Приложение 1).
Данные таблицы свидетельствуют о том, что стербел развивается быстрее, чем стерлядь. Развитие и увеличение массы заложены у мальков на самых ранних стадиях развития. После вылупления масса мальков гибрида по отношению к массе мальков стерляди относится в соотношении 1,49. На протяжении наблюдения соотношение масс колебалось в пределах 1,16 в среднем, эта пропорция сохранялась до конца периода наблюдения. Соотношение прироста стербела к приросту стерляди на 12.09.17 г. составляло 1,16.
Это очень важно, т.к. при равных кормовых и энергетических затратах можно получить прирост массы стербела на 16 % больше. Примерно аналогичные данные были получены и другими исследователями. (Мамаев М.А. 2017: 33-34).
Сравнительная оценка результатов выращивания молоди осетровых рыб и гибридных форм показала, что для культивирования в установках замкнутого водообеспечения можно рекомендовать гибридную форму, которая обладает высокими показателями рост.
Наблюдения за особенностями зимнего развития стерляди и ее гибридной формы продолжаются.
3.2 Диагностика пола и стадий созревания у осетровых
Как уже отмечалось, есть несколько способов определения пола у осетровых рыб. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, они связанны с организацией, стоимостью, возможностью использования только для опытного или начинающего специалиста и т.д.
Мы изучили метод определения пола с помощью ультразвукового исследования. Этот способ нетравматичен, требует совсем немного времени, прост в использовании, довольно информативен. Недостатками УЗИ является стоимость аппарата и отсутствие навыка в исследовании.
Казанский Б.Н. выделяет несколько этапов формирования гонад осетровых. Им соответствуют различные морфологические изменения в органах. Для наступления каждой стадии необходим определенный перечень условий: состав корма, рацион кормления, температурный режим, плотность посадки, гидрохимические показатели воды.
УЗИ применяется для раннего определения пола и стадии зрелости гонад. Для описания стадии зрелости гонад осетровых рыб мы использовали шкалу зрелости, разработанную Трусовым (1972).
Ниже мы приводим кратное описание различных стадий развития яичников и семенников, которые нужны для анализа эхографического изображения гонад.
Первая стадия развития яичников рыб характеризуется появлением на латеральной стороне гонады продольной щели, которая впоследствии «прорастает» яйценосными полосами.
На эхограмме яичников I стадии зрелости (Приложение 2, рис. 1), при продольном сканировании гонада выглядит как неоднородная зернистая структура смешанной эхогенности неправильной формы без оболочки. Данная стадия определяется только у годовалых рыб, у которых гонады развиваются впервые.
В начале II стадии начинается накопление жира в тканях гонад, а не за ее приделами, как у самцов.
На эхограмме генеративная часть яичников выглядит как зернистая «облакообразная» структура смешанной эхогенности с неровными краями без оболочек. Хорошо видны яйценосные пластины. В эту стадию определить самку не составляет труда.
Переход яичников на III стадию зрелости характеризуется ростом фолликулов, утолщением яйценосных пластин и значительным увеличением линейных размеров гонад и их объема. В этот период количество жира в яичнике на протяжении стадии значительно уменьшается.
На эхограмме яичники III стадии зрелости (Приложение 2, рис. 3) приобретают выраженную зернистую структуру.
На IV завершённой стадии зрелости яичники занимают практически всю полость тела, жир отсутствует. Полностью пигментированные ооциты (чёрного цвета) достигают различимых размеров.
На эхограмме, представленной на рисунке 4 (Приложение 2), видны отдельные икринки в виде зернистых включений практически одинакового размера, яичник имеет зернистую неоднородную структуру. На этой стадии ультразвук практически полностью поглощается в верхнем слое яичника, поэтому медиальная часть гонады и нижележащие органы под ней не визуализируются.
У самцов I стадия зрелости (М1) семенники представляют собой тонкие тяжи беловато-серого или светло-розового цвета. Они состоят из соединительной ткани, жировая ткань минимальна. При УЗИ сканировании самцов зрелость семенников из-за малых размеров не визуализируются (Приложение 2, рис. 5).
Семенники II стадии зрелости хорошо различимы, имеют, как правило, розовато-белый цвет. Генеративная ткань семенника развивается, появляется жировая ткань. На этой стадии можно определить впервые и повторно созревающих особей
Начиная со II стадии развития (Приложение 2, рис. 6), генеративная часть гонады самцов легко идентифицируется. Она гипоэхогенна и имеет чёткие границы. Жировая часть практически не визуализируется. Края гонады плавно изогнуты, при этом хорошо просматривается яркая гиперэхогенная оболочка семенника.
На стадии (M3) эхогенность генеративной части семенника значительно усиливается. Семенники выглядят как однородная мелкозернистая структура светло-серого (иногда почти белого) цвета с чёткими гиперэхогенными границами. В некоторых случаях хорошо визуализируются две ярко выраженные гиперехогенные линии – границы гонады и линии брюшины.
На третьей стадии завершается процесс сперматогенеза. Поверхность семенника становится блестящей, “словно покрыта тонким слоем воска”.
На IV стадии зрелости гиперэхогенность семенников достигает максимального значения. По степени яркости изображения (Приложение 2, рис. 4) семенника можно судить о степени зрелости и готовности самца к нересту.
В естественной среде созревание осетра происходит в 15-18 лет. Условия замкнутого водоснабжения (УЗВ) позволяют ускорить процесс наступления половой зрелости и на более ранних сроках формировать маточное стадо.
Для решения задачи исследования, мы принимали участие в раннем определением пола у осетровых с помощью ультразвукового сканирования. Перед исследованием рыбу взвешивали, затем помещали в специальное корыто с бортиками, фиксировали за голову и хвост. Сканирование проводили между грудным и анальным плавниками в области три – пять брюшных жучек (считая от анального плавника). Обследование каждой рыбы занимало не более 30 секунд.
Было проузировано девять особей возраста шести лет. Обследование выявило несколько вариантов эхограмм. Одна особь определилась как самец. Три из восьми самок находились в процессе перехода на третью стадию развития гонад. В пяти случаях эхограмма указала на переход с третьей на четвертую стадию.
По результатам ультразвукового исследования, самкам, находящимся в процессе перехода развития гонад на третью стадию, было решено поменять состав корма (уменьшить количества жира 70% корма животного происхождения). Самок с переходом на четвертую стадию созревания переселили в отдельный бассейн, где температура воды была снижена до 6С для стимуляции созревания икры.
Таким образом, ультразвуковое исследования, позволило определить не только пол, но и стадию полового созревания.
Заключение
На основании проведенных нами исследований и наблюдений можно сделать следующие выводы:
1. На стабильный прирост массы тела осетровых влияет постоянство и оптимальное сочетание факторов среды, созданное при условиях замкнутого водоснабжения. При это отношение прироста стербела по отношению к приросту стерляди составляет 1,16 в течение всего периода наблюдения.
2. Стербел в условиях искуссвтенного выращивания дает прирост массы больше по сравнению со стерлядью при равных затратах корма и прочих энергетических ресурсов.
3. УЗИ-диагностика является достоверным методом определения пола и зрелости. Каждая стадия развития отличается степенью эхогенностью, характерными формами границ гонад и соотношением их частей.
Список использованной литературы
1. Константинов В.М., Наумов С.П., Шаталова С.П. Зоология позвоночных [Текст] : учебник для студ. учреждений высш. пед. проф. образования/ Константинов В.М., Наумов С.П., Шаталова С.П.. ; под. общ. ред.В.М. Константинова — Изд. 7-е., — М. : Издательский центр «Академия», 2012. — 448 с. — (Сер. Бакалавриат). ISBN 978-5-7695-9293-5 (в пер.).
2. Мамаев М.А., Шихшабеков М.М., Рабазанов Н.И. Индустриальные методы культивирования стерляди с условиях Дагестана [Текст] / М.А. Мамаев, М.М. Шихшабеков, Н.А. Рабазанов. // Юг России: экология, развития. - 2017. – Вып. 3 - С. 33-34
3. Матишов Г.Г., Пономарева Е.Н., Балыкин П.А. Выращивание осетра в условиях замкнутого водоснабжения [Текст] / Г.Г. Матишов, Е.Н. Пономарева, П.А. Балыкин // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. - 2008. – Вып. 11 - С. 47-56
4. Рубан Г.И., Ходоревская Р.П., Кошелев В.Н. О состоянии осетровых в России [Текст] / Г.И. Рубан, Р.П. Ходоревская, В.Н. Кошелев. // Астраханский вестник экологического образования. – 2015 – Вып. 1 - С. 42-50
5. Чебанов М.С., Галич Е.В. Руководство по искусственному воспроизведению осетровых рыб [Текст] / М.С. Чебакнов, Е.В. Галич. – ФАО Анкара – 2013 - 370 с. ISBN 978-92-5-406823-3
6. Инвазивный метод определения пола осетровых рыб. [Электронный ресурс] URL: http://aquavitro.org/2014/05/13/invazivnyj-metod-opredeleniya-pola-osetrovyx-ryb/
7. Ультравуковая диагностика рыб [Электронный ресурс] URL: http://sonografia.ru/index.php/uzi-v-veterinarii/24-uzi-v-veterinarii-ryb/98-ultrazvukovaya-diagnostika-ryb
Приложения
Приложение 1
|
Дата измерения массы |
Стерлядь |
Стербел |
|
31.05.17 |
0,51 |
0,76 |
|
25.06.17 |
15,0 |
18,0 |
|
27.07.17 |
38,9 |
42,9 |
|
04.08.17 |
59,0 |
74,0 |
|
12.09.17 |
160,0 |
185,0 |
Табл. 1. Показатели массы (г) стерляди и стербела в летне-осенний период (вылупление личинок из икры 17.05.2017 г.)
Приложение 2
Рис. 1. УЗИ-картина яичника I стадии равития
Рис. 2. УЗИ_картина яичника II стадии развития
Рис. 3. УЗИ-картина яичника III стадии развития
Рис. 4. УЗИ-картина яичников IV стадии развития
Рис. 5. УЗИ-картина семенников стадии М1 (продольное сканирование)
Рис. 6. УЗИ-картина семенников стадии МII (продольное сканирование)
Рис. 7. УЗИ-картина семенников стадии MIII (продольное сканирование)
Рис. 8. УЗИ-картина семенников стадии MIV (продольное сканирование)