Оптимизация оценки качества производителей карповых рыб в аквакультуре

Содержание ацилглицеринов, наоборот, возрастает в ряду: недозрелая, зрелая, перезрелая икра (рис. 6). Это может быть связано с гидролизом фосфоглицеридов и утилизацией икринками запасных энергетических веществ, а при перезревании - падением уровня энергетического обмена и снижением активности ферментов, связанных с окислительным фосфорилированием - например, триглицеридлипазы (Крю, 1979). В процессе дозревания и перезревания икры закономерно меняется величина коэффициента Дьерди (отношение общего холестерина к фосфоглицеридам): этот показатель возрастает при дозревании (переходе от недозрелой к зрелой икре), что указывает на увеличение проницаемости плазматических мембран зародыша и согласуется с повышением фертильности. Однако дальнейшее повышение коэффициента Дьерди говорит о нарушениях оптимального соотношения структурных компонентов биомембран и снижении их стабильности - максимум наблюдается в постовулярно перезревшей икре, потерявшей способность к оплодотворению. Такая закономерность подтверждается отрицательными корреляциями с показателями развивающейся икры (r xy достигает -0,544 у разных видов). Рост коэффициента Дьерди совпадает также с увеличением соотношения «Na / K» при усилении обводненности постовулярно перезревшей икры.

Выявлен ряд взаимосвязей фракционного состава липидов с показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов. Так, у сазана процент оплодотворения коррелирует с содержанием свободных жирных кислот (НЭЖК) в овулировавшей икре (r xy = +0,336, Р < 0,05 при n = 35); у белого амура все рыбоводные показатели инкубации связаны с количеством фосфоглицеридов - r xy колеблются от +0,226 до +0,542. На жизнеспособность эмбрионов влияет и уровень свободного холестерола в икре: у сазана и белого амура его количество в икре отличного качества (III группа) наименьшее в сравнении с другими группами, а у пестрого толстолобика, наоборот, наибольшее. В ходе эмбриогенеза пестрого толстолобика проявляется положительная связь свободного холестерола с процентом НРЭ: (r xy=+0,345) и процентом выхода предличинок (r xy= +0,378). У сазана при повышении уровня этого липидного компонента те же показатели снижаются (r xy колеблется от -0,353 до -0,425).

Как мы видим, многие зависимости между показателями эмбрионального развития и компонентами биохимического состава овулировавшей икры связаны прежде всего с количественными изменениями и соотношением составляющих биологических мембран (белка, фосфоглицеридов, холестерина, жирных кислот), определяющих их структуру и проницаемость.

Характерным признаком постовулярного перезревания икры является снижение количества в-липопротеидов, что особенно заметно для икры, потерявшей способность к оплодотворению (рис. 6, группа V - при Р < 0,05 у сазана и Р < 0,01 у белого амура в сравнении с икрой отличного качества). Кроме того, для белого амура выявлены положительные корреляции между уровнем в-липопротеидов в овулировавшей икре и основными рыбоводными показателями инкубации (r xy меняется от +0,331 до +0 450).

С качеством икры связано содержание некоторых макро- и микроэлементов. У растительноядных рыб концентрация меди максимальна в зрелой икре хорошего и отличного качества, но только у пестрого толстолобика эта тенденция подтверждена достоверными корреляциями с процентом НРЭ (r xy = +0,382) и процентом выхода предличинок (r xy = +0,379). Соотношение что связано с повышением обводненности овулировавшей икры, причем рост этого показателя имеет достоверные отрицательные корреляции с показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов (r xy колеблется от -0,329 до -0,452). Для всех видов можно отметить наличие положительных корреляций между содержанием калия и цинка, калия и кобальта и др., что указывает на синергизм накопления ряда элементов в овулировавшей икре.

4.4. Взаимосвязи биохимического состава овулировавшей икры с показателями самок и рабочей плодовитостью. На примере сазана и белого амура показано, что индивидуальная рабочая плодовитость (ИРП) при экзогенном стимулировании созревания увеличивается с возрастом самок и имеет положительные связи с диаметром набухшей икры. Уменьшение количества белка и жира при росте ИРП у сазана свидетельствует об истощении рыб; у белого амура такие тенденции диаметрально противоположны. Негативная зависимость между содержанием минеральных веществ в икре и ИРП самок может свидетельствовать об их общем дефиците в предовуляционный период.

4.5. Биохимические изменения при резорбции и преовулярном перезревании икры отчетливо заметны по сравнению не только с высококачественной икрой, но даже и по сравнению с постовулярно перезревшей. В наибольшей степени возрастает обводненность икринок у всех видов: 76,62 ± 1,11% у сазана, 79,44 ± 1,78% у белого амура, 78,87 ± 1,19% у пестрого толстолобика. Количество белка и липидов значительно уменьшено, что может свидетельствовать об интенсивном лизосомальном гидролизе. Возрастает электрофоретическая подвижность всех белковых фракций, что позволяет предположить изменения конформационного состояния белков и их физико-химических свойств при резорбции. В резорбирующейся икре меняется и соотношение липидных компонентов. По сравнению с постовулярно перезрелой икрой в ней еще меньше фосфоглицеридов, свыше 50% от общих липидов составляют лабильные энергетические соединения (моно-, ди- и триацилглицерины) и эфиры холестерина. Содержание всех липидных фракций в расчете на сырую массу падает (Залепухин, 1985).

За счет уменьшения количества белков и липидов в сухом веществе возрастает доля минеральных веществ. У всех видов резко увеличивается соотношение натрия и калия, что связано с интенсивным обводнением резорбирующихся яйцеклеток и усилением ионного обмена между ними и полостной жидкостью. Изменения в содержании других элементов не имеют ярко выраженных тенденций: содержание цинка и никеля меняется мало; концентрация меди у сазана сохраняется на одном уровне с постовулярно перезревшей икрой, а у растительноядных рыб даже повышается.

Биохимические особенности процессов перезревания и резорбции икры карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства в целом сходны с таковыми, наблюдавшимися в естественных условиях (Жукинский и др., 1979, 1981). Однако при экзогенной стимуляции созревания у растительноядных рыб биохимические изменения, связанные с потерей способности икры к оплодотворению, проявляются гораздо быстрее - в течение 40-60 минут. Интенсивно идет резорбция желтка и жира: уже через двое суток после овуляции их концентрация в икре падает примерно вдвое, почти полностью теряется пигментация икры - это гораздо быстрее, чем у различных представителей семейств осетровых, карповых и окуневых рыб (Фалеева, 1979, Жукинский, 1981, Кошелев, 1984, и др.). Ускоренная деструкция яйцеклеток карповых рыб может быть следствием не только введения экзогенных гормонов, но и воздействия температурного фактора: в наших условиях в период выдерживания самок температура воды была на 4-150 С выше, чем в опытах других исследователей.

Биохимический состав преовулярно перезревшей икры несколько отличается от такового при постовулярном перезревании. Это обусловлено тем, что процесс преовулярного перезревания происходит не в полости тела самки после овуляции, а внутри фолликулов, при длительном воздействии нерестовых температур - следовательно, деструкции подвержены ооциты с незавершенным трофоплазматическим ростом. Вымет такой икры происходит на фоне гиперфункции эндокринных желез, и для него достаточна небольшая доза внешних гормонов (предварительная инъекция). Преовулярно (интрафолликулярно) перезревшая икра пестрого толстолобика характеризуется полной потерей фертильности, морфологическими признаками дегенерации, значительно пониженным содержанием белка и липидов. В то же время повышенное содержание минеральных элементов и незначительная (по сравнению с постовулярно перезревшей икрой) обводненность сближают ее с недозрелой икрой. Судя по изменениям качественного и количественного состава белков и липидов можно полагать, что такая икра по биохимическим показателям занимает промежуточное положение между постовулярно перезревшей и резорбирующейся икрой.

Полученные нами данные подтверждают справедливость вывода об единстве биохимического механизма деструкции яйцеклеток - ферментативного лизосомального гидролиза - независимо от того, при каких условиях (вне или внутри фолликулов) происходит дегенерация (Жукинский и др., 1981). Результаты наших исследований приближают нас к пониманию «нормы» и «патологии» применительно к качеству икры карповых рыб для условий искусственного разведения.

Глава 5. «Разнокачественность и жизнестойкость личинок». При искусственном воспроизводстве в контролируемых условиях возрастает роль эндогенной разнокачественности, проявления которой (размеры, прирост, выживаемость) можно проследить главным образом до перехода личинок на смешанное и внешнее питание, поскольку в дальнейшем решающими становятся экологические факторы водной среды - прежде всего качественный и количественный состав кормовых организмов, их доступность, биохимический состав и калорийность.

Известно, что выживаемость не питающихся личинок определяется целой группой факторов эндогенной разнокачественности:

- разницей между исходным биохимическим составом овулировавшей икры и степенью расходования тех или иных компонентов в ходе эмбрионального развития;

- реализацией морфо-физиологических дефектов, унаследованных от родительских особей, особенно на «критических» стадиях развития;

- необратимыми изменениями в желудочно-кишечном тракте, обусловленными отсутствием пищи и деградацией ферментных систем.

Выяснено, что независимо от происхождения личинки сазана и карпа, вылупившиеся из высококачественной зрелой икры или переходящие на смешанное питание, имеют бульшие размеры (на 0,3 - 0,9 мм) и прирост при меньшей вариабильности длины в сравнении с теми, которые появились на свет из недозрелой или перезрелой икры:

Примечания: в корреляционных таблицах при n = 30 ч 42 Р 0,05 > 0,33; Р 0,01 > 0,42.

Длина вылупляющихся предличинок растет с увеличением рабочей плодовитости, массы овулировавших икринок, диаметра набухшей икры и у сазана, и у карпа; противоположная тенденция имеет место для плотности икринок и вариабильности диаметра набухших икринок. Отмечено, что длина предличинок при вылуплении достоверно коррелирует с процентом оплодотворения, процентом НРЭ и процентом выхода: например, в 1982 году у сазана коэффициенты корреляции составляли соответственно +0,844, +0,662, +0,485; для белого амура +0,919, +0,800, +0,718; для пестрого толстолобика +0,861, +0,724, +0,602. Эмбрионы из недозрелой икры до вылупления доживают в единичных экземплярах, что определяется асинхронностью созревания ооцитов. Следовательно, увеличение длины вылупляющихся предличинок согласуется с представлениями о лучшем качестве овулировавшей икры.

Кроме того, в хронических экспериментах установлены количественные характеристики выживаемости не питавшихся личинок карповых рыб и их взаимосвязи с качеством овулировавшей икры: Достоверных корреляций между биологическими характеристиками производителей и выживаемостью голодающих личинок не выявлено, и лишь при регрессионном анализе можно выявить тенденции к повышению их жизнеспособности с возрастом самок.

И у сазана, и у карпа среди показателей, позитивно связанных с выживаемостью не питавшихся личинок, вновь отмечены индивидуальная рабочая плодовитость и диаметр набухшей икры - характеристики, связанные с ходом эмбрионального развития. Негативные нелинейные регрессии проявляются для вариабильности размеров овулировавшей и развивающейся икры и личинок. Для массы, диаметра и плотности овулировавших икринок можно выделить диапазоны значений, соответствующие наибольшей выживаемости - величинам L 50 и L 100.

Длина личинок на этапах А и В, их прирост за период эндогенного питания, величины L 50 и L 100 тесно связаны между собой: рост каждого из этих показателей приводит к увеличению остальных, о чем можно судить по высокодостоверным коэффициентам корреляции и графикам нелинейной регрессии (см. также: Залепухин, 2006). И для сазана, и для зеркального карпа это означает, что наибольшей выживаемостью обладают самые крупные личинки (свыше 6 мм), которые сохраняют высокий темп прироста и в период эндогенного питания (рис. 7 и 8) и потому имеют наибольшую длину при переходе на внешнее питание. Более высокая выживаемость не питающихся личинок может обеспечить им преимущество в неблагоприятных условиях среды - при слабой обеспеченности кормовыми ресурсами в раннем постэмбриональном развитии.

Рис. 7 Взаимосвязь выживаемости L 100 не питавшихся личинок с длиной вылупившихся предличинок у сазана (R = 0,76 при P < 0,01)

Рис. 8 Зависимость выживаемости L 100 не питавшихся личинок от длины вылупляющихся предличинок зеркального карпа (R = 0,75 при P < 0,01)

По нашим данным, выживаемость не питающихся личинок напрямую зависит от исходного содержания белка и гликогена в овулировавшей икре и у карпа (рис. 9-10), и у сазана; противоположная тенденция отмечена для минеральных веществ (рис. 11).

Рис. 9 Зависимость выживаемости L 100 от содержания белка в овулировавшей икре зеркального карпа (R = 0,77 при Р < 0,01)

Рис. 10 Зависимость выживаемости L 100 от содержания гликогена в овулировавшей икре зеркального карпа (R = 0,69 при Р < 0,01)

Рис. 11 Зависимость выживаемости L 100 от содержания минеральных веществ в овулировавшей икре зеркального карпа (R = 0,83 при Р < 0,01)

Такая ситуация указывает на необходимость подкормки производителей в преднерестовый период кормами с повышенным содержанием протеина и углеводов, что, несомненно, скажется на их накоплении в икре.

Чрезмерный рост уровня липидов негативно сказывается на выживаемости голодающих личинок, хотя и при разных границах этого биохимического показателя: свыше 5% (в расчете на сырую массу) у сазана и более 4,4% у зеркального карпа. В то же время рост соотношения «белок / жир» благоприятно сказывается на величинах L 50 и L100. Для большинства липидных компонентов овулировавшей икры у сазана и карпа можно выделить диапазон значений, соответствующих наибольшей длине вылупляющихся предличинок и выживаемости не питавшихся особей. Это лишний раз подчеркивает важность оптимального соотношения всех биохимических компонентов (в том числе липидных) для эмбрионального и постэмбрионального развития. В целом же рост величины L 100 наблюдается при увеличении доли (в % от общих липидов) свободного и связанного холестерина и триацилглицеринов и снижении доли неэстерифицированных жирных кислот в овулировавшей икре.

У сазана выживаемость не питавшихся личинок мало зависела от содержания изученных макро- и микроэлементов в овулировавшей икре. Резко негативная тенденция отмечена лишь между L 50 и L100 и количеством никеля. У зеркального карпа химический состав овулировавшей икры в большей степени определяется накоплением и межорганным перераспределением жизненно важных элементов, необходимых для обеспечения ранних этапов развития. По данным регрессионного анализа, с увеличением содержания калия, меди, цинка и кобальта в икре выживаемость не питавшихся личинок зеркального карпа возрастает, а с ростом марганца и никеля - падает. Такое соотношение микроэлементов указывает на возможность стимулирования жизнестойкости не питающихся личинок путем добавления в воду инкубационных аппаратов тех или иных элементов в биотических концентрациях (Залепухин и др., 1982).

Большинство вышеприведенных тенденций оправдывается и при изучении размеров вылупляющихся предличинок растительноядных рыб, но у пестрого толстолобика многие из них выражены слабее, чем у белого амура. Их длина растет с увеличением рабочей плодовитости, массы овулировавших икринок, диаметра набухшей икры, белка и гликогена; уменьшается при высокой вариабильности диаметра овулировавших и развивающихся икринок. Однако у белого амура этот показатель растет с увеличением абсолютного содержания (в мкг на 1 икринку) фосфо-глицеридов и свободного холестерола и падает при повышении коэффициента Дьерди свыше 1,5. У пестрого толстолобика размеры предличинок практически не зависят от содержания жира в овулировавшей икре, но увеличиваются в зависимости от уровня триацилглицеринов. Среди компонентов минерального состава также можно выделить элементы, позитивно (натрий, калий, цинк, медь, кобальт) или негативно (марганец и никель) влияющие на длину вылупляющихся предличинок.

Анализ графиков нелинейной регрессии позволяет нам определить границы биохимических показателей овулировавшей икры, соответствующих определенной длине вылупляющихся личинок (этап А) у сазана и зеркального карпа, белого амура и пестрого толстолобика (табл. 4), Такие данные могут быть использованы при разработке рыбоводно-биологического стандарта для молоди карповых рыб и служить дополнением к разработкам ВНИИПРХа по физиолого-биохимическим тестам для личинок карповых рыб (Методические …, 1986)

Таблица 4 Биохимические показатели овулировавшей икры, соответствующие длине предличинок на этапе А

* - все данные приведены в расчете на сырую массу (в процентах)

Глава 6. Сравнительная характеристика производителей, выросших в различных экологических условиях. Альтернативным вариантом использования биологических ресурсов является пополнение маточных стад прудовых хозяйств и воспроизводственных комплексов половозрелыми рыбами из природных водоемов. Это необходимо, во-первых, для обогащения генетического фонда пресноводных, полупроходных и проходных рыб, в том числе содержащихся и разводимых в условиях аквакультуры, целесообразно проводить гибридизацию диких видов с одомашенными высокопродуктивными формами (Moav et all., 1978), что не является редкостью в селекционно-племенной работе с рыбами: в России для выведения новых пород карпа часто использовался амурский сазан, обладающий повышенной холодостойкостью (Кирпичников, 1987). Во-вторых, отлов «диких» рыб может определяться форс-мажорными обстоятельствами - массовой гибелью племенного поголовья; острой нехваткой площадей для содержания ремонтно-маточных стад; наложением ветеринарного карантина, исключающего использование племенных рыб.

В главе 6 приводятся результаты сравнительного анализа производителей, выросших в различных экологических условиях Нижней Волги (в прудах и в естественных водоемах) и использованных для искусственного воспроизводства в течение одного вегетационного сезона в Башмаковском инкубационном цехе. В обоих случаях производители перед нерестовой кампанией содержались в сходных условиях, получение потомства осуществлялось по общепринятым методам заводского воспроизводства (Конрадт, Сахаров, 1969; Виноградов и др., 1975).

По нашим данным, карпы местной селекции превосходят «дикого» сазана по большинству репродуктивных показателей и результатам инкубации (табл. 5), что может быть объяснено рядом факторов:

- значительной разнородностью яйцеклеток, обуславливающей более высокую вариабильность икринок у сазана и различный уровень накопления эссенциальных веществ в гонадах, который отражается в большем количестве структурных (белок) и энергетических компонентов (гликоген, триацилглицерины и эфиры холестерина) у карпов;

- потерей многих жизненно важных макро- и микроэлементов в процессе транспортировки производителей из солоноватых вод предустьевого взморья Каспия в пресную воду и их истощения в период преднерестового содержания. Вполне возможно, что утраты многих ионов и жизненно важных соединений можно было бы избежать, выдерживая производителей сазана в ближайший преднерестовый период в воде с определенным солевым составом - так это предлагалось делать у осетровых рыб (Гарлов и др., 1979).

Обе породные группы карпа превосходят сазана и по жизнестойкости не питающихся личинок (табл. 5). Однако использование «диких» производителей дает существенное преимущество - возможность начинать инкубацию раньше, при 16-180 С (у карпов - только с 180 С), что дает выигрыш в 3-6 дней при зарыблении выростных прудов и соответственно прибавку в рыбопродуктивности.

Анализ разнокачественной икры сазана и двух групп карпов продемонстрировал наличие всех тех же тенденций, что и в предыдущие годы. Критериями высокого качества икры по-прежнему можно считать бульшую массу овулировавших икринок, диаметр набухшей икры, меньшую вариабильность диаметра овулировавших икринок. У обеих групп породных групп карпа овулировавшая икра содержит больше белка и гликогена, что создает лучшие условия для развития эмбрионов. Близкие результаты получены при изучении фракционного состава липидов и элементарного состава.

Необходимо отметить сходство биохимических механизмов созревания и перезревания икры и у сазана, и у карпов местной селекции с различным типом чешуйчатого покрова. Разнообразие условий обитания рыб в принципиально различных экологических условиях природных водоемов и прудовых хозяйств, судя по всему, не коснулось динамики формирования разнокачественных половых продуктов. Одновременное использование для искусственного воспроизводства «диких» и «культурных» производителей можно рассматривать при анализе разных ступеней доместикации и селекционной работы.

В условиях различных водоемов Нижневолжского региона, куда с 1960-х гг. осуществлялся выпуск разновозрастной молоди растительноядных рыб от заводского разведения, они нашли для себя хорошие экологические условия для роста и развития, но не для естественного нереста. У пестрого толстолобика, перешедшего на вынужденное питание детритом и фитопланктоном, наблюдались нарушения оогенеза и массовая резорбция желтковых ооцитов на IV стадии зрелости гонад (Белоцерковский, 1984), что не позволяло получать от таких производителей нормальную икру после экзогенного стимулирования созреванияпрудовых хозяйств, судя по всему, не коснулось динамики формирования разнокачественных половых продуктов. Одновременное использование для искусственного воспроизводства «диких» и «культурных» производителей можно рассматривать при анализе разных ступеней доместикации и селекционной работы.

В условиях различных водоемов Нижневолжского региона, куда с 1960-х гг. осуществлялся выпуск разновозрастной молоди растительноядных рыб от заводского разведения, они нашли для себя хорошие экологические условия для роста и развития, но не для естественного нереста. У пестрого толстолобика, перешедшего на вынужденное питание детритом и фитопланктоном, наблюдались нарушения оогенеза и массовая резорбция желтковых ооцитов на IV стадии зрелости гонад (Белоцерковский, 1984), что не позволяло получать от таких производителей нормальную икру.

Таблица 5 Сравнительная характеристика производителей, выросших в различных экологических условиях и использованных для искусственного воспроизводства в VI зоне рыбоводства

Почти двухлетнее содержание «речных» самок пестрого толстолобика в прудах Башмаковского цеха привело к восстановлению нормального хода созревания ооцитов и дало возможность использования таких рыб для искусственного воспроизводства. Оказалось, что «речные» рыбы значительно превосходят «прудовых» по темпу роста и репродуктивным признакам (табл. 5). Их преимущества выразились в ранних сроках готовности к нерестовой кампании - на 20 дней раньше (в первой декаде июня) и в значительно большей рабочей плодовитости самок. Общий биохимический состав овулировавшей икры, рыбоводные показатели инкубации, выживаемость не питавшихся личинок в целом оказались близкими (табл. 5).

Различия между «прудовыми» и «речными» самками становятся более заметными при анализе разнокачественной икры, особенно недозрелой и перезрелой: во всех группах икры «прудовых» самок содержится меньше фосфоглицеридов и триацилглицеринов, но больше холестерина, моно- и диацилглицеринов.

Каких-либо биохимических особенностей при потере оплодотворяемости у «речных» рыб не отмечено - наблюдается падение уровня белка, рост обводненности и количества минеральных элементов при сходной с «прудовыми» рыбами динамике фракционного состава липидов.

Судя по гематологическим характеристикам рыб в период созревания и овуляции (прежде всего - уровню гемоглобина и эритроцитов), можно придти к выводу о бульшей интенсивности обменных процессов у «речных» самок, что, несомненно, связано с их высокой плодовитостью.

По величине КСБ можно достаточно точно разделять рыб в состоянии, близком к нерестовому и далеком от него: об оптимальности свидетельствует величина КСБ 0,042 ± 0,005; за 5-20 дней до начала нерестовой кампании она составляет 0,06 ± 0,008 (различия статистически достоверны - Р < 0,05). Те же показатели красной крови (гемоглобин и эритроциты) достаточно сильно коррелируют с величинами L 50 и L 100.

Наибольшая выживаемость (свыше 140 часов) не питавшихся личинок от «прудовых» самок соответствует концентрации гемоглобина от 8,5 до 10,5 г%, при более высоких или низких параметрах величина L 100 снижается.

Ряд сильных корреляций выявлен между выживаемостью не питавшихся личинок и компонентами биохимического состава овулировавшей икры:

Совокупность полученных данных указывает на возможность использования производителей сазана и пестрого толстолобика, выросших в естественных водоемах, для пополнения маточных стад и искусственного воспроизводства. Следует ожидать, что интенсивный обмен веществ, обусловленный благоприятными условиями нагула в природных условиях, положительно скажется на темпе роста и жизнестойкости рыбопосадочного материала для прудовых хозяйств и водоемов комплексного назначения.

Глава 7. Обсуждение результатов. Научное и практическое значение полученных результатов может рассматриваться по следующим основным направлениям: а) теоретическому; б) диагностическому; в) прикладному и г) ресурсосберегающему. 7.1. Теоретическое направление.

7.1.1. Разнокачественность как биологическое явление. Сопоставление точек зрения отечественных ученых на соотношение изменчивости и разнокачественности привело нас к выводу об отсутствии принципиальных различий между этими двумя терминами. Понятие «разнокачественность» достаточно широко употребляется в экологии и ихтиологии (см.: Казанский, 1973, Шатуновский, 1980, Жукинский, 1981, 1986, Шилов, 1985, 1999, 2000, Павлов, 2004, и др.), и поэтому вполне применимо в прикладных исследованиях. В ряде публикаций 2001 -2008 гг. нами сформулированы представления о значении компонентов эндогенной разнокачественности для оценки качества производителей карповых рыб в условиях искусственного воспроизводства (см. также: Залепухин, 2006). Обобщение современных взглядов на составные компоненты и факторы формирования разнокачественности в условиях естественного размножения рыб можно представить по данным таблицы 6.

Таблица 6 Представления о разнокачественности в условиях естественного воспроизводства рыб (по В.Н.Жукинскому, 1981)

По нашим данным, в условиях искусственного воспроизводства представления об эндогенной разнокачественности могут быть сгруппированы по времени проявления и объектам исследования.

Таблица 7 Проявления эндогенной разнокачественности в условиях искусственного воспроизводства рыб

7.1.2. «Технологические» факторы в условиях искусственного разведения рыб. Ключевым фактором эндогенной разнокачественности, определяющим выживаемость эмбрионов и личинок, является качество овулировавшей икры, зависящее от асинхронности созревания и субпорционности выметывания ооцитов, а также от дружности овуляции. Совокупность собственных и литературных данных позволяет утверждать, что при искусственном воспроизводстве выделяется дополнительная группа параметров эндогенной разнокачественности, связанная с технологическими условиями выдерживания производителей, экзогенного стимулирования созревания и получения половых продуктов и активно влияющая на морфологические и биохимические характеристики разнокачественной икры, ход эмбрионального развития, выживаемость личинок и молоди (см.: Залепухин, 2007)

Воздействие технологических факторов эндогенной разнокачественности на результативность искусственного разведения можно рассмотреть по нескольким направлениям:

а) в условиях искусственного воспроизводства производители, отбираемые для инъецирования, весьма разнообразны: они отличаются по возрасту и размерам, упитанности и генотипу и т.д.; обладают различной степенью зрелости яйцеклеток в гонадах, сугубо индивидуальным уровнем обмена веществ и состоянием нейро-гуморальной системы регуляции процессов размножения. В силу этих причин созревающие ооциты также характеризуются исходной биологической и биохимической неоднородностью. Поэтому использование в рыбоводных хозяйствах стандартных, апробированных в течение ряда лет дозировок гипофиза неизбежно приводит к получению различной по качеству овулировавшей икры. Наши данные показывают, что недозрелая и зрелая икра отличаются по многим морфологическим и биохимическим параметрам, причём тенденции перехода к высококачественной зрелой икре у всех трёх видов обнаруживает значительное сходство. В то же время существенно различается характер эмбрионального развития и жизнестойкость личинок, полученных из икры разного качества.

б) при созревании икры под воздействием гипофизарных инъекций возможно продолжение накопления органических (белок, липиды) и неорганических (вода и некоторые микроэлементы) веществ в икре, о чем свидетельствуют изменения морфометрических показателей и биохимического состава недозрелой и зрелой икры;

в) раннее или позднее отцеживание икры у самок по сравнению с оптимальными сроками (то есть со временем овуляции) приводит к значительному ухудшению качества икры. «Недозрелая» или «перезрелая» икра по большинству признаков отличаются от высококачественной «зрелой» икры. Так, у растительноядных рыб передержка овулировавшей икры в полости тела самки (так называемое «постовулярное перезревание») за 30-90 минут может привести к полной потере оплодотворяемости. Этот процесс, по нашим данным, сопровождается серьёзными сдвигами биохимического состава: растёт обводнённость икры, падает содержание белка, сокращается доля фосфолипидов и возрастает количество свободных жирных кислот, меняется соотношение «натрий / калий» и т.д. Различия между недозрелой и перезрелой икрой, обусловленные именно технологическими условиями получения половых продуктов, существенно превосходят изменения, связанные с биологическими особенностями производителей. С помощью статистических методов нами показано, что экстерьерные признаки самок и их возраст у трёх изученных видов не оказывают заметного влияния на качество и развитие икры и жизнестойкость эмбрионов. С оплодотворяемостью, процентом нормально развивающихся эмбрионов и процентом выхода предличинок достоверно коррелирует только рабочая плодовитость самок - величина, также зависящая от технологических факторов.

7.1.3. Разнокачественность производителей и ее роль в формировании пополнения (годового класса). Для численности очередного поколения в популяциях, формируемых за счет искусственного воспроизводства, наиболее важна выживаемость не питающихся личинок, которая зависит от эндогенных компонентов (параметров производителей и получаемой икры). При выпуске в природные водоемы личинки, полученные из высококачественной зрелой икры и обладающие высокой толерантностью к голоданию, могут иметь преимущество в неблагоприятных условиях внешней среды - при слабой обеспеченности кормовыми ресурсами.

В хронических экспериментах нами установлено, что жизнеспособность не питающихся личинок зависит:

- от физиологического состояния производителей и условий преднерестового содержания;

- от исходного состояния яйцеклеток к моменту гормональной стимуляции процессов созревания половых продуктов;

- от качества получаемой икры;

- от размеров и физиолого-биохимических особенностей молоди, выпускаемой в пруды или в естественные водоемы.

7.1.4. Взаимосвязи качества икры с ее биохимическим составом можно рассматривать по следующим направлениям:

1) динамика функциональных связей между физиологическим состоянием производителей, морфологическими и биохимическими характеристиками овулировавшей икры, размерами и выживаемостью потомства;

2) раскрытие биохимических механизмов созревания, перезревания и резорбции икры карповых рыб при экзогенном стимулировании созревания половых продуктов;

3) понимание процессов накопления и трансформации структурных биохимических компонентов в овулировавшей икре (прежде всего - белков и фосфоглицеридов) при воздействии экзогенных гормонов.

7.1.5. Функциональные связи в раннем онтогенезе рыб. Развивая представления В.И. Владимирова (1965, 1974) об конституциональных и энергетических взаимосвязях между родителями и потомством у рыб при естественном размножении, мы приходим к выводу о том, что при искусственном разведении зависимости гораздо сложнее - речь может идти о «функциональных связях». В это понятие должно быть включено представление об интенсивности обменных процессов в организме производителей и состоянию их нейро-гуморальной системы. Параметры эритрона и концентрация гормонов в крови определяют, с одной стороны, фон, на котором происходит экзогенное стимулирование созревания половых продуктов. Количественные характеристики гемоглобина и эритроцитов как отражение эндогенных обменных процессов связаны определенными зависимостями с рабочей плодовитостью самок, с биохимическим составом овулировавшей икры, с оплодотворяемостью и ходом эмбрионального развития и с жизнестойкостью не питавшихся личинок. С другой стороны, созревание и овуляция у рыб считаются относительно независимыми процессами, но введенный извне комплекс гормонов, несомненно, сказывается и на интенсивности метаболизма, и на качестве половых продуктов. В раннем онтогенезе рыб возникает цепь последовательных и взаимосвязанных параметров: система эритрона > рабочая плодовитость > биохимический состав овулировавшей икры > оплодотворяемость икры > диаметр набухшей икры > длина вылупляющихся предличинок > прирост личинок за период эндогенного питания > длина личинок, переходящих на смешанное питание > выживаемость L50 > выживаемость L100 не питавшихся личинок. Следовательно, можно утверждать, что на формировании следующего поколения сказываются различные компоненты эндогенной разнокачественности производителей, икры и личинок.

Таким образом, теоретическое значение представленной работы можно рассматривать по двум основным направлениям:

- как биологической основы оценки качества производителей в условиях искусственного воспроизводства;

- как возможности прогнозирования численности годового класса и величины пополнения биологических ресурсов при выпуске молоди в естественные водоемы (с учетом промыслового возврата) на основе представлений о взаимосвязях между качеством производителей и потомства.

7.2. Диагностическое направление. В результате экспериментальных исследований выявлен ряд биометрических и физиолого-биохимических характеристик, пригодных для оценки производителей, икры и личинок, в том числе при различных нарушениях репродуктивного цикла и биотехнического процесса. При комплексной оценке производителей любого вида по проявлениям его эндогенной разнокачественности значительное увеличение изучаемых параметров дает больше шансов на выявление закономерностей и взаимосвязей между разнообразными признаками. В нашем исследовании демонстрируется принципиальная возможность интерпретации количественных показателей эндогенной разнокачественности с помощью статистического анализа и стандартного пакета программ Microsoft Excel, которые существенно ускоряют и упрощают поиск тенденций между различными характеристиками. Использование таких показателей базируется не только на визуальном или инструментальном сравнении, но и на результатах биометрического моделирования (линейной корреляции и нелинейной регрессии) между характеристиками половозрелых рыб, развивающейся икры и потомства. Примененный нами физиолого-биохимический подход в сочетании с биометрическим моделированием подходит не только для изученных видов рыб, но и для любого объекта искусственного воспроизводства.

Значительные колебания индивидуальных гематологических показателей производителей свидетельствует о сильной лабильности физиологического состояния. Характеристиками, четко связанными с рыбоводным качеством икры, следует считать показатели системы эритрона (красной крови) - концентрацию гемоглобина и эритроцитов. Как правило, при повышении данных показателей у самок карпа и пестрого толстолобика возрастают процент оплодотворения и процент выхода, уменьшается количество уродливых эмбрионов. Параметром, отрицательно связанным с рыбоводными показателями развивающейся икры у обоих видов, является коллоидоустойчивость сывороточных белков (КСБ), а у карпа, кроме того, уровень общих липидов, б- и в-липопротеидов и кальция. У карпа и пестрого толстолобика с процентом оплодотворения икры достоверно связана концентрация свободного холестерола в сыворотке, причем у пестрого толстолобика высокодостоверные корреляции сохраняются в ходе всего эмбрионального развития.

7.3. Прикладные аспекты. По сравнению с традиционными методами оценки производителей в рыбном хозяйстве нам представляется целесообразным использование комплексного подхода, основанного на анализе компонентов эндогенной разнокачественности. Полученные результаты пригодны:

1) для обоснования необходимости отбора высокоплодовитых самок карповых рыб для заводского разведения;

2) для оценки готовности самок к нересту по показателям крови;

3) для анализа возможностей применения микроэлементов как биостимуляторов развития икры и для повышения жизнестойкости личинок; использования кормов с повышенным содержанием протеина и углеводов для подкормки производителей в преднерестовый период.

При выборе критериев оценки качества рыб на различных этапах жизненного цикла мы руководствовались двумя основными положениями (Залепухин, 1984, 2006):

1) значения любого показателя должны иметь статистически достоверные отличия от аналогов в группах с худшим качеством;

2) тот или иной показатель должен иметь достоверные корреляции с важнейшими рыбоводными характеристиками развивающейся икры в период инкубации (процентом оплодотворения, процентом нормально развивающихся эмбрионов, процентом выхода предличинок), определение которых является арбитражным методом контроля при оценке качества икры.

Такой подход к выбору критериев качества является более жестким по сравнению с обычно применяемым сопоставлением различных групп, подкрепленным лишь статистическим анализом.

7.4. Ресурсосберегающее направление заключается прежде всего в обосновании использования производителей из естественных водоемов для искусственного воспроизводства - пути разумного использования биологических ресурсов водоемов при возможности обогащения генофонда маточных стад. Применение методов отбора высококачественных производителей различного происхождения должна способствовать сокращению материальных и трудовых затрат на содержание и эксплуатацию маточных стад карповых рыб в условиях предприятий аквакультуры; снижению расходов воды и электроэнергии; рациональному использованию прудовых площадей.

ВЫВОДЫ

1. В условиях искусственного разведения традиционно используемые размерно-весовые и экстерьерные характеристики производителей слабо связаны с рыбоводным качеством икры и характеристиками эмбрионального развития. Влияние возраста самок на гематологические параметры, биохимический состав овулировавшей икры, биологические характеристики развивающихся эмбрионов, жизнестойкость не питающихся личинок выявляется только при построении графиков нелинейных регрессий. Большее значение имеет степень зрелости ооцитов к моменту экзогенного стимулирования созревания половых продуктов, синхронность их созревания и субпорционность выметывания.

В условиях искусственного воспроизводства самки сазана и карпа, белого амура и пестрого толстолобика, имеющие наибольшую плодовитость (больше 600 тыс. икринок у сазана и карпа и 800 тыс. икринок у растительноядных рыб), характеризуются лучшими показателями жизнеспособности развивающихся эмбрионов. Величина индивидуальной рабочей плодовитости обладает достоверными коррелятивными связями с рыбоводными характеристиками развивающейся икры и выживаемостью не питавшихся личинок.

3. На основе данных регрессионного анализа сформировано представление о «гематологическом оптимуме» карпа и пестрого толстолобика - совокупности параметров, соответствующих максимальным рыбоводным показателям инкубации (оплодотворяемости, процента нормально развивающихся эмбрионов, процента выхода и др.) Уровень гемоглобина и эритроцитов в крови самок карпа связаны положительными корреляциями с индивидуальной рабочей плодовитостью, диаметром и массой овулировавших икринок. Это означает, что лучшую по качеству икру продуцируют самые плодовитые самки с интенсивным обменом веществ. У пестрого толстолобика рабочая плодовитость самок и морфологические признаки овулировавших икринок достоверно связаны с количеством фосфоглицеридов, б-липопротеидов и кальция в сыворотке крови. При анализе взаимосвязей между качеством производителей, оцениваемым по гематологическим характеристикам, и качеством потомства, определяемым по размерам и выживаемости личинок, выявляются как позитивные зависимости (для показателей красной крови), так и негативные (величины КСБ и кальция).

4. Постовулярное перезревание икры и резорбция яйцеклеток за 8-48 часов значительно ухудшают физиологическое состояние самок белого амура, о чем можно судить по снижению уровня гемоглобина (в 2,4 раза), эритроцитов и лейкоцитов (на 9 - 14%), общего белка в сыворотке (в 2 раза); повышению скорости оседания эритроцитов (на 26%) и коллоидоустойчивости сывороточных белков (в 1,7 раза).

5. У рыб, сохраняющих асинхронность созревания ооцитов (сазан), для жизнеспособности эмбрионов и личинок более важен уровень накопления всех основных биохимических компонентов, что отражается в четких зависимостях эмбрионального развития от массы овулировавших икринок. Для производителей с единовременным созреванием и овуляцией (растительноядные рыбы) более важным является содержание органических веществ в икре: прежде всего белков (более 20 % на сырую массу), гликогена (более 1,1%) и в меньшей степени липидов. Зависимости показателей развивающейся икры от биохимического состава овулировавшей икры могут выявляться не только для оплодотворяемости, но и в ходе эмбрионального и постэмбрионального развития.

6. Самки карповых рыб после экзогенного стимулирования процессов созревания обладают видоспецифичным биохимическим составом овулировавшей икры. Ее характеристики икры в большей степени определяются условиями ее получения и в меньшей - биологическими особенностями производителей. Недозрелая икра характеризуется наименьшей обводненностью, наибольшим количеством минеральных элементов, высоким уровнем фосфоглицеридов и низкими значениями коэффициента Дьерди. Перезрелая икра имеет наибольшее количество воды и наименьшую долю фосфоглицеридов, характеризуется повышенным уровнем свободных жирных кислот и эфиров холестерина, пониженной концентрацией в-липопротеидов в сравнении с высококачественной зрелой икрой.

7. Объективным критерием качества овулировавшей икры растительноядных рыб в условиях искусственного воспроизводства является содержание общего белка: максимальные значения (более 20% в расчете на сырую массу) соответствуют лучшим результатам инкубации и выживаемости не питающихся личинок. Дополнительными тестами при оценке качества икры являются: для белого амура - количество фосфоглицеридов (20 - 25% от общих липидов) и в-липопротеидов (90 - 115 мг%), для пестрого толстолобика - гликогена (более 1%), свободного холестерола (6-9% от общих липидов) и меди (1,3 - 1,7 мг% в расчете на сырую массу).

8. Ухудшение качества и утрата способности икры к оплодотворению в результате постовулярного перезревания связана с количественными изменениями структурных биохимических компонентов: на фоне развивающегося протеолиза возникает диспропорция в содержании фосфоглицеридов и холестерина, о чем можно судить по значительному росту коэффициента Дьерди (> 0,85 у сазана, >1,2 у белого амура и >1,6 у пестрого толстолобика). Динамика коэффициента Дьерди и соотношения «натрий / калий» согласуется с интенсивным обводнением яйцеклеток, что также свидетельствует о снижении рыбоводного качества икры.

9. Высокое качество икры карпа и сазана, получаемой после экзогенной стимуляции созревания и овуляции, сильно влияет на размеры и выживаемость не питающихся личинок: на этапе А разница по длине составляет от 0,3 до 0,9 мм, а величины L 50 и L100 больше в 1,4 - 2,5 раза в сравнении с недозрелой или перезрелой икрой. Для процента выхода предличинок, их размеров, прироста и выживаемости выявлены высокодостоверные корреляции с индивидуальной рабочей плодовитостью самок, показателями инкубации и диаметром набухшей икры. У сазана и карпа жизнеспособность не питающихся личинок и прирост за период эндогенного питания связаны с размерами вылупляющихся предличинок: самые крупные из них (более 6 мм на этапе А и 7 мм на этапе В) обладают и наибольшей выживаемостью.

10. При анализе триады объектов «ка...