Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Воробьев В.И. 1 Сошников Н.М. 1 Пучков М.Ю. 1 Добренький М.Н. 1 Хисметов И.Х. 1 Захаркина Н.И. 1 Щербакова Е.Н. 1 Удочкина Е.Н. 1

---

1 ГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

В статье показаны оригинальные данные исследования физиологического статуса акклиматизируемых в биогеохимических условиях лиманских водоемов дельты реки Волги завозимых из водоемов Дальнего Востока и Китая растительноядных рыб. Авторами изучены гематологические показатели по возрастам, содержание аминокислот в различных органах и тканях белого и пестрого толстолобиков, исследована динамика микроэлементов в онтогенезе растительноядных рыб. Выявлено, что результаты динамики микроэлементов, с учетом их роли в организме, можно рассматривать как постоянно действующий стресс-фактор влияющий на рыб, служащий определенным физиолого-биогеохимическим обоснованием для необходимости исследования влияния этих металлов на процессы свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты в раннем онтогенезе растительноядных рыб, с целью обеспечения более комфортных биогеохимических условий для роста и развития акклиматизированных в условиях Астраханской области белого и пестрого толстолобиков. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-01292 а.

Статья в формате PDF

335 KB

микроэлементы

акклиматизация

биогеохимия

физиология

рыбы

1. Воробьев В.И. Биогеохимия и рыбоводство. – Саратов: ЛИТЕРА, 1993. – 254 с.

2. Воробьев Д.В. Динамика тяжелых металлов в основных компонентах наземных экосистем дельты р. Волги // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. – Астрахань, 2007. – № 3 (20). – С. 11–16.

3. Воробьев В.И. Содержание микроэлементов (Co, Ni, Se, Mo и Mn) в почвах, растениях и кормах рационов сельхозживотных в Астраханской области / В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, А.П. Полковниченко, Е.Н. Щербакова, Н.И Захаркина // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. – 2010. – № 1 (30). – С. 7–12.

4. Воробьев Д.В. Разработка физиолого-биогеохимической парадигмы, как теоретической основы применения микроэлементов в животноводстве региона Нижней Волги / Д.В. Воробьев, И.Х. Хисметов, В.И. Воробьев // Фундаментальные исследования, № 11 (часть 1). – М., 2012. – С. 66–69.

5. Дубова Н.А. Роль гидробионтов в перераспределении форм нахождения тяжелых металлов в природных водах // Тез. докл. 6-го съезда ВГБО. – Мурманск, 1991. – С. 109–110.

6. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. – М., 1976. – С. 59–76.

Цель исследования заключалась в изучении физиологического состояния акклиматизированных растительноядных рыб и влияние на них биогеохимического режима водоемов дельты р. Волги.

Результаты исследования и их обсуждение

Физиолого-биохимические показатели белого толстолобика и пестрого толстолобика изучали по общепринятым методикам. Микроэлементы определяли атомно-абсорбционным методом [6].

Полученные данные обработаны с использованием программного пакета по стандартной программе обработки статистического материала «D’STAT», Microsoft Excel 97 Pro, Statgraf, Statistica. Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента (при уровне значимости 0,01–0,05).

Железа в грунте западно-подстепного ильменя дельты р. Волги Берюн-Цаган Астраханской области обнаружено от 27500 до 36000 мг/кг, марганца – 380–540, а меди – 8–26 мг/кг сухого вещества. Железа в воде содержится 0,012–0,108, марганца – 0,002–0,071 и меди – 0,0002–0,001 мг/л., т.е. железо находится на нижней границе «нормы», а количество меди и марганца меньше средних данных по Российской Федерации [1, 2]. В зоопланктоне (общие пробы) железа в среднем – 20600 мг/кг, а марганца и меди, соответственно 54 ± 3,0 и 12 ± 1,4 мг/кг. Общие пробы фитопланктона, пищи белого толстолобика, слабее обеспечены железом (130–210 мг/кг) и медью (28–42 мг/кг), чем организмы зоопланктона, основного корма пестрого толстолобика.

Сопоставляя полученные результаты и литературные данные [2, 3, 4, 5] по содержанию микроэлементов в основных компонентах водной экосистемы водоема Берюн-Цаган, приходится заключить, что изучаемая водная экосистема западно-подстепных ильменей дельты р. Волги слабее обеспечена марганцем и медью, чем ее аналоги из каналов р. Волги, а также рек Дальнего Востока и Китая – материнских водоемов растительноядных рыб, акклиматизируемых в водоемах Астраханской области. Это обстоятельство предопределило необходимость изучения физиологического состояния акклиматизирующихся в дельте р. Волги растительноядных рыб, завезенных из материнских водоемов Дальнего Востока и Китая.

Анализ лейкоцитарной формулы белого толстолобика позволяет сделать выводы, что из зернистых форм наиболее многочисленными являются группы нейтрофилов, их максимальный уровень отмечен в крови рыб трехлетнего возраста. Нами в онтогенезе выявлена тенденция снижения с возрастом рыб уровня базофилов и эозинофилов (Р < 0,05). Наиболее многочисленными из лейкоцитов в крови исследуемых рыб являются лимфоциты. Доля моноцитов в крови рыб выше у сеголеток (1,8 %), что согласуется с данными, полученными при исследовании гематологической картины карпа, сома, буффало и белого [1].

Летом количество белка сыворотки крови несколько снижалось, а осенью возрастало, приближаясь к его количеству в весенний период (Р < 0,05).

Наименьший уровень гемоглобина в крови белого толстолобика наблюдается у сеголеток, а максимальный обнаружен у рыб двухлетнего возраста. Мы склонны объяснять это повышением числа эритроцитов с возрастом, интенсивным питанием, двигательной активностью, увеличением массы и необходимостью потребления большого количества кислорода для окисления питательных веществ, а также наступлением половой зрелости. С возрастом происходит некоторое снижение насыщенности эритроцитов гемоглобином, однако уровень его у производителей достаточно высокий по сравнению с сеголетками (табл. 1).

Таблица 1

Гематологические показатели белого толстолобика

Примечание. * – различие достоверно при Р < 0,05.

Количество сывороточных белков стабильно увеличивается с возрастом от 3,04 у сеголеток до 6,58 г % у производителей СОЭ колеблется от 3,0 (7 лет) до 3,6 (2 +) мм/ч.

Необходимо отметить, что снижение содержания гемоглобина у пестрого толстолобика, происходящее в период интенсивного роста, часто совпадает с уменьшением концентрации сывороточных белков и реже – со снижением количества эритроцитов. Причиной последнего могло быть, например, ухудшение газового режима водоема, вызывающее гипергидратацию крови, что является мощным стресс-фактором, который способен вызывать оксидативный стресс в организме.

По-видимому, в данном случае мы столкнулись с региональными особенностями сезонной изменчивости кроветворения рыб, что несомненно связано с биогеохимической обстановкой лиманских водоемов, являющейся в совокупности стресс-фактором для акклиматизируемых гидробионтов.

Таблица 2

Гематологические показатели пестрого толстолобика в онтогенезе

В целом пестрый толстолобик имел более высокие гематологические показатели, чем белый, что коррелирует с более интенсивным темпом роста пестрого и предопределяется, видимо, спектром питания и содержанием в пище железа, меди и марганца – элементов, необходимых для гемопоэза и метаболизма и являющихся адаптогенами.

У самок фитофага в мышцах находится гораздо больше свободных аминокислот, чем у самцов (табл. 3). У самок в мышцах не обнаружен свободный тирозин триптофан и фенилаланин. У пестрого толстолобика в мышцах самцов нет растворимого лизина, гистидина, метионина и триптофана – мажорных компонентов из числа растворимых аминокислот (табл. 4).

Гонады самок фитофага богаче спермы самцов свободным цистином, глютаминовой кислотой, лизином, гистидином, лейцином и изолейцином. В печени самцов пестрого толстолобика не обнаружен свободный гистидин, а у самок его достаточно много (табл. 4).

Вероятно, большой процент растворимых аминокислот в мышцах самок свидетельствует о преобладании процессов распада белка мышц в их организме в период формирования половых продуктов.

Анализируя аминокислотную картину органов и тканей исследуемых растительноядных рыб, следует отметить, что содержание свободных аминокислот у пестрого толстолобика превышает аналогичный показатель у фитофага во всех изучаемых органах, что видимо, объясняется видовыми различиями и спектром питания гидробионтов.

Причем в мышцах самок у пестрого толстолобика мы обнаружили вдвое больше растворимых аминокислот, чем у белого, а у самцов – почти в три раза. Аналогичные различия установлены и в количестве свободных аминокислот в крови рыб, что свидетельствует о видовых физиологических особенностях растительноядных рыб.

Ранний онтогенез является ответственным моментом развития рыб, и именно в этом периоде наблюдается гибель определенной части развивающейся оплодотворенной икры и молоди личинок. Поэтому важно знать как можно более полную картину физиологического состояния, в том числе динамику микроэлементов (табл. 5) и других физиологических показателей в этот важнейший период жизни рыб.

В период выклева эмбрионы белого толстолобика теряют некоторое количество элементов за счет оболочек и полостной жидкости. Личинки толстолобиков двухсуточного возраста характеризуются более низким количеством железа, марганца и меди, чем эмбрионы. В дальнейшем при развитии личинок уровень металлов в их организме возрастает, а подращенная молодь утилизирует уже значительные количества исследуемых металлов. Это объясняется тем, что молодь в этом возрасте активно питается и растет, получает микроэлементы не только из воды, как эмбрионы (биоабсорбционно), но и с пищевыми объектами, содержащими относительно большое количество жизненно важных элементов.

Анализируя аминокислотную картину органов и тканей исследуемых растительноядных рыб, следует отметить, что содержание свободных аминокислот у пестрого толстолобика превышает аналогичный показатель у фитофага во всех изучаемых органах, что, видимо, объясняется видовыми различиями и спектром питания гидробионтов. Причем в мышцах самок пестрого толстолобика мы обнаружили вдвое больше растворимых аминокислот, чем у самок белого толстолобика, а у самцов – почти в три раза больше. Аналогичные различия установлены и в количестве свободных аминокислот в крови рыб (табл. 3 и 4), что свидетельствует о видовых физиологических особенностях рыб, акклиматизируемых растительноядных рыб из Дальневосточного бассейна, находящихся в биогеохимических условиях дельты р. Волги.

Таблица 3

Количество свободных аминокислот в органах и тканях белого толстолобика (возраст – 4–5 лет), мг %

Таблица 4

Содержание свободных аминокислот у пестрого толстолобика, мг % (возраст 4–5 лет)

Сведения о микроэлементном составе органов и тканей рыб (табл. 5) могут оказаться полезными как с позиции оценки качества рыбной продукции (ветеринарно-санитарная экспертиза), так и для поисков физиологических критериев качества половых продуктов производителей и выяснения физиологического статуса, роста и развития растительноядных рыб, акклиматизируемых и выращиваемых в биогеохимических условиях западно-подстепных ильменей Астраханской области.

Микроэлементы в половых продуктах белого толстолобика (табл. 5) располагались в порядке убывающей концентрации следующим образом: Fe > Mn > Cu. Причем икра фитофага, как и у карпа и белого амура [1], содержала железа и марганца достоверно (Р < 0,05) меньше, чем сперма, а меди в икре фитофага было больше (Р < 0,05). Вероятно, это обстоятельство является общебиологической закономерностью содержания металлов в половых продуктах.

Таблица 5

Динамика микроэлементов в онтогенезе растительноядных рыб (мг/кг сухого вещества)

Примечание. * – различие достоверно при Р < 0,05.

Сопоставляя количество элементов в развивающейся оплодотворенной икре фитофага, взятой на разных стадиях эмбриогенеза, следует отметить факт статистически достоверного (Р < 0,05) увеличения марганца и железа при плавном снижении уровня меди в течение всего периода эмбрионального развития белого толстолобика до выклева личинок, что можно объяснить уровнем дыхательных (окислительно-восстановительных) процессов, имеющих место в активно развивающейся икре, и развитием эмбрионов белого толстолобика.

Личинки, помещенные в кристаллизаторах, в пятидневном возрасте способны, в сравнении с инкубируемой икрой, усваивать больше железа, меди и особенно марганца. Видимо, это связано с началом синтеза гемоглобина и эритроцитов, а также с увеличением уровня окислительно-восстановительных процессов, в которых изучаемые микроэлементы принимают активное участие, а главное, с началом питания после рассасывания желточного мешка личинок.

Накопление всех микроэлементов достигает первого максимума у двадцатидневных личинок в июле месяце. Второй максимум концентрации железа, меди, марганца обнаружен нами у трехмесячных мальков белого толстолобика в сентябре и совпадает по времени с обильным развитием в лиманских водоемах фитопланктона, который аккумулирует большие количества микроэлементов. В октябре кормовая база прудов стала менее благоприятной для белого толстолобика. Отсюда и общее снижение содержания микроэлементов в их органах и тканях.

В ноябре перед зимовкой у сеголеток белого толстолобика обнаружена тенденция к накоплению металлов. После оплодотворения икры пестрого толстолобика к концу первого часа инкубации в ней достоверно (Р < 0,05) увеличивается содержание железа и меди в сравнении с неоплодотворенной икрой и спермой. Видимо, в этот период икра интенсивно поглощает элементы из воды (табл. 5).

К месячному возрасту количество всех исследуемых нами микроэлементов в организме пестрого толстолобика достигает максимума. Этот период развития приходится на время, когда наблюдается массовое развитие зоопланктона, которым питается пестрый толстолобик.

Динамика микроэлементов в онтогенезе рыб объясняется тесной взаимосвязью между содержанием их в основных компонентах экосистем, т.е. биогеохимическим режимом водоемов, обеспеченностью металлами икры и спермы производителей, их физиологическим состоянием, составом пищи, интенсивностью питания и, как следствие, усилением процессов метаболизма при этом, межорганным перераспределением микроэлементов с целью вовлечения металлов в наиболее активно протекающие на определенном этапе развития рыб процессы ана- и катаболизма, в т.ч. уровнем свободнорадикальных процессов и антиоксидантной системы. Кроме того, следует помнить, что метаболизм металлов у рыб тесно связан и с гидрологическими и гидрохимическими процессами, протекающими в западно-подстепных ильменях, в т.ч. и в изучаемом водоеме Берюн-Цаган.

Учитывая, что уровень марганца и меди в основных компонентах экосистем водоемов Лиманских ильменей ниже «эталонных» значений их количества в материнских водоемах Дальнего Востока и Китая, полученные нами результаты динамики указанных металлов, с учетом их роли в организме, можно рассматривать как постоянно действующий стресс-фактор, влияющий на рыб, служащий определенным физиолого-биогеохимическим обоснованием для возможности и необходимости исследования влияния этих металлов на процессы свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты в раннем онтогенезе растительноядных рыб, с целью обеспечения более комфортных биогеохимических условий для роста и развития акклиматизированных в условиях Астраханской области белого и пестрого толстолобиков, чьи предки тысячелетиями жили и живут в геохимических условиях водоемов Дальнего Востока и Китая.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-01292 а.

Рецензенты:

Зайцев В.Ф., д.с.-х.н., профессор, заведующий кафедрой «Гидробиология и общая экология», Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань;

Федорова Н.Н., д.м.н., профессор кафедры «Гидробиология и общая экология», Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань.

Работа поступила в редакцию 21.10.2014.