ТЕРМОГРАДИЕНТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РЕСУРС ОПТИМИЗАЦИИ РОСТА И ЭНЕРГЕТИКИ РЫБ В АКВАКУЛЬТУРЕ

В классической литературе понятие оптимума того или иного экологического фактора, в том числе и температуры, представляется как некоторая точка на шкале экологической валентности, в наибольшей степени соответствующая потребностям организма и обеспечивающая наиболее благоприятные условия для его жизни. При этом адаптивные механизмы отключены и энергия расходуется только на фундаментальные жизненные процессы, что обеспечивает максимальную продуктивность организма. В случае отклонения значения экологического фактора от оптимального начинают работать адаптивные механизмы, на функционирование которых тратится энергия. Чем значительнее отклонения фактора от оптимального, тем большими оказываются затраты энергии на адаптивные механизмы [8, 9 ].

Такая точка зрения лежит и в основе биотехнологии выращивания различных пойкилотермных гидробионтов, в частности рыб. В качестве оптимальных температурных условий в аквакультуре используются постоянные терморежимы, которые по своему значению близки к температурному оптимуму роста.

Однако естественная среда не статична. В природных условиях рыбы и другие пойкилотермные гидробионты постоянно испытывают колебания экологических факторов вследствие их сезонной и суточной флуктуации. Более того, водоемы всегда градиентны по ряду экологических факторов, прежде всего – по температуре. Перемещаясь в температурно стратифицированном как по горизонтали, так и по вертикали водоеме, рыбы постоянно испытывают те или иные перепады температуры. Таким образом, большинство пойкилотермных гидробионтов обитают в условиях непостоянства температур и для них нормой существования является температурная астатичность окружающей среды [ 4, 11 ].

В гетеротермальных условиях для рыб и других зоогидробионтов характерно термопреферендное (терморегуляционное) поведение, выражающееся в самопроизвольном перемещении и выборе определенного температурного диапазона, наиболее благоприятного для роста, эффективности конвертирования пищи, физиологического состояния организмов, то есть диапазона их эколого-физиологического оптимума. Следует отметить, что в пределах выбранного температурного диапазона рыбы не сосредотачиваются в каком-то узком его участке, а постоянно перемещаются в нем, иногда даже на некоторое время выходят за его пределы [ 7, 12 ]. Величина и расположение температурного диапазона, соответствующего эколого-физиологическому оптимуму, в значительной степени может изменяться в пределах температурной устойчивости вида по мере роста (возраста) рыб, величины рациона, состава корма, физиологического состояния организма [ 2, 3, 10 ].

К настоящему времени на примере ряда видов рыб получены данные, говорящие о благоприятном влиянии осцилляции температуры на рост, энергетику и физиологическое состояние выращиваемых организмов. При этом колебания температуры должны осуществляться в некотором диапазоне с определенными частотными характеристиками, которые видоспецифичны [4,

6]. Очевидно, что в условиях термоградиентного поля в результате термопреферендного поведения рыбами может осуществляться именно та динамика температурных воздействий, которая в наибольшей степени соответствует физиологическим потребностям рыб. Выявление особенностей и параметров динамики термопреферендного поведения рыб открывает новые перспективы совершенствования биотехнологии индустриального выращивания рыб, которая до настоящего времени базируется на принципе максимального приближения температур к стабильным значениям, рассматриваемых в качестве оптимальных.

Особенности роста (суточный прирост, удельная скорость роста), эффективности использования пищи на рост (суточный рацион, кормовой коэффициент), энергетики (интенсивность дыхания, расход кислорода на прирост 1 г массы тела) рыб оценивали как в условиях термоградиентного поля, так и при постоянных температурах, близких к оптимальным для роста. В качестве модельных объектов использовали молодь карповых (карпCyprinuscarpio, карасьCarassiusauratus), осетровых (стерлядьAcipenserruthenus, сибирский осетрAcipenserbaerii) и лососевых (радужная форельOncorhynchusmykiss ) рыб. Длительность опытов составляла от 10 до 25 сут.

В табл.1 приведены данные о темпе роста, эффективности использования пищи на рост и энергетических показателях карпа и карася. Видно, что у молоди карповых рыб в условиях термоградиентного поля все регистрируемые показатели лучше, чем при постоянных температурах, близких к статичному термальному оптимуму роста.

У карпа в термоградиентном поле 24 ~28 °С величины суточного прироста массы тела и скорости роста оказались соответственно в 1,28 и 1,18 раза выше, чем при постоянной температуре 26°С. Рыбы также более эффективно использовали энергию корма на рост в астатичных температурных условиях. При 26°С величины суточного рациона и кормового коэффициента оказались соответственно на 6,3% и 19,7% (р< 0,05) больше по сравнению с

Таблица 1.

Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди карповых рыб при постоянной температуре и в условиях термоградиентного поля

Показатель	Терморежим, °С
	Карп		Карась
	26	24~28	27	25~29
Начальная средняя масса, г	4,25	4,25	2,17	2,42
Конечная средняя масса, г	9,02*	10,37	3,58	4,22
Суточный прирост, г/сут.	0,53	0,68	0,17	0,22
Удельная скорость роста, % г/сут.	8,4	9,9	6,3	7,0
Рацион, % массы тела в сутки	56,8	53,2	41,5	36,4
Кормовой коэффициент	7,1*	5,7	6,7*	5,3
Интенсивность дыхания, мг О₂/г ·ч	0,957*	0,902	0,798	0,786
Расход О₂ на прирост 1 г массы тела, г	0,287*	0,232	0,311*	0,278

наблюдаемыми в термоградиенте. Более эффективно рыбы использовали и энергию в условиях термоградиента. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела были соответственно в 1,07 (р< 0,05) и 1,24 (р< 0,05) раза выше в постоянном терморежиме, чем в термоградиенте.

У карася в условиях термоградиентного поля 25~ 29°С среднесуточный прирост и скорость роста оказались в 1,29 и 1,11 раза выше по сравнению с постоянным терморежимом 27°С. Величины суточного рациона и кормового коэффициента были соответственно на 12,3% (р< 0,05) и 20,8% (р< 0,05) больше при 27°С, чем в термоградиенте, что указывает на более эффективное конвертирование пищи рыбами в астатичных температурных условиях. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела оказались у карася соответственно в 1,02 и 1,12 (р< 0,05) раза ниже в термоградиенте, чем при 27°С.

В табл.2 представлены данные о росте и биоэнергетики стерляди и сибирского осетра в термоградиентном поле 20~28° С и при постоянной температуре 24° С, которая соответствует статичному температурному оптимуму роста молоди этих рыб. Суточный прирост массы тела и скорость

Таблица 2.

Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди осетровых рыб при постоянной температуре и в условиях термоградиентного поля

Показатель	Терморежим, °С
	Стерлядь		Сибирский осетр
	24	20~28	24	20~28
Начальная средняя масса, г	0,71	0,71	1,43	1,41
Конечная средняя масса, г	3,68*	4,44	3,73*	4,08
Суточный прирост, г/сут.	0,15	0,20	0,38	0,44
Удельная скорость роста, % г/сут.	8,7	9,7	15,7	17,7
Рацион, % массы тела в сутки	25,1	22,5	38,0*	33,2
Кормовой коэффициент	3,5	3,0	2,6	2,0
Интенсивность дыхания, мг О₂/г ·ч	0,803**	0,688	0,996*	0,935
Расход О₂ на прирост 1 г массы тела, г	0,269*	0,215	0,161*	0,138

роста стерляди и сибирского осетра в термоградиенте соответственно были в 1,33; 1,16 и 1,11; 1,33 раза выше, чем наблюдаемые при 24° С. Величины суточного рациона и кормового коэффициента у стерляди и сибирского осетра оказались в термоградиенте соответственно на 10,3% (р< 0,05), 12,6% (р< 0,05) и 14,3%, 23,1% ниже, чем при статичном температурном оптимуме роста. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела рыб также оказались соответственно на 14,3% (р< 0,01), 6,1% (р< 0,05) и 20,1% (р< 0,05), 14,3% (р< 0,05) меньше в условиях термоградиентного поля.

В табл.3 приведены сведения о темпе роста, эффективности конвертирования пищи и энергетике молоди радужной форели при постоянных температурах и в термоградиенте. Из данных таблицы видно, что при постоянных температурах в диапазоне от 15 до 21° С наибольшая скорость

Таблица 3.

Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди радужной форели при постоянной температуре и в условиях термоградиентного поля

Показатель	Терморежим, °С
Показатель	15	17	19	21	15 ~ 21
Начальная средняя масса, г	0,24	0,24	0,25	0,22	0,23
Конечная средняя масса, г	1,48	1,59	1,62	1,04*	1,61
Суточный прирост, г/сут.	0,049	0,054	0,054	0,033	0,055
Удельная скорость роста, % г/сут.	7,1	7,6	7,5	6,3	7,8
Рацион, % массы тела в сутки	42,9	48,2*	48,5*	64,1**	43,2
Кормовой коэффициент	7,5	8,2*	8,3*	12,2**	7,2
Интенсивность дыхания, мг О₂/г ·ч	0,573	0,647*	0,750	0,910**	0,766
Расход О₂ на прирост 1 г массы тела, г	0,240*	0,263*	0,307	0,416**	0,305

Примечание: для всех таблиц — * разность по сравнению с термоградиентным полем достоверна при р< 0,05, ** при р< 0,01. роста рыб отмечается при 17° С, которая является статичным термальным оптимумом роста молоди радужной форели. Повышение температуры от 19 до 21° С привело к значительному снижению величин суточного прироста массы тела и скорости роста, что позволяет признать этот диапазон верхней субоптимальной для роста форели температурной зоной.

В термоградиенте 15~ 21° С, когда рыбы самопроизвольно перемещались в нем, величины среднесуточного прироста массы тела и скорость роста форели были соответственно в 1,04 и 1,02 раза выше, чем отмеченные при 17° С. В условиях термоградиентного поля суточный рацион и кормовой коэффициент рыб были соответственно на 10,4% (р< 0,05) и 12,2% (р< 0,05) ниже, чем в условиях статичного температурного оптимума роста. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела у форели в условиях термоградиента были соответственно в 1,18 и 1,16 (р< 0,05) раза выше, чем при 17° С и практически одинаковыми с отмеченными при 19° С.

Таким образом, полученные данные показывают, что в условиях термоградиентного поля, когда рыбы самопроизвольно перемещаются в нем, в наибольшей степени реализуются потенции роста, оптимизируются энергетические показатели и эффективность конвертирования пищи по сравнению с наблюдаемыми в оптимальных для роста постоянных терморежимах. Скорость роста рыб в условиях термоградиентного поля в среднем для всех исследованных видов оказалась на 11,2% (2,6-17,8%) выше, чем при постоянных температурах. Величина кормового коэффициента, как показателя эффективности конвертирования пищи, в термоградиенте в среднем была ниже на 18,0% (12,2-23,1%), а расхода кислорода на прирост единицы массы тела меньше в среднем на 9,5% (0,6-20,1%), чем при контрольных постоянных температурах.

Известно, что чем лучше экологические условия существования организмов, тем более эффективно протекают метаболические процессы, больше энергии идет на прирост массы тела, уменьшается доля неиспользованной энергии [1, 2, 5]. Оптимизация роста и биоэнергетических процессов рыб в условиях термоградиентого поля в результате терморегуляционного поведения животных, позволяет рассматривать термоградиент как экологический ресурс, реализация которого в аквакультуре может в значительной степени повысить эффективность выращивания молоди рыб, служить основой для дальнейшего совершенствования биотехнологии индустриального рыбоводства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бретт Д.Р. Факторы среды и рост // Биоэнергетика и рост рыб. М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1983. С. 275-346.
Бретт Д.Р., Гроувс Д.Д. Физиологическая энергетика // Биоэнергетика и рост рыб.М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1983. С. 203-275.
Голованов В.К., Валтонен Т. Изменчивость термоадаптационных свойств радужной форели OncorhynchusmykissWalbaum в онтогенезе // Биол. внутр. вод. 2000. №2. С. 106-115.
Зданович В.В., Пушкарь В.Я. Влияние частых периодических колебаний температуры на метаболизм рыб // Вопр. ихтиологии. 2001. Т.41. №3. С.429-432.
Зданович В.В., Пушкарь В.Я. Температурная астатичность среды как экологический оптимум гидробионтов // Биол. науки Казахстана. 2007. № 4. С. 68–78.
Зданович В.В., Пушкарь В.Я., Келехсаев М.З. Особенности роста и энергетики молоди радужной форели Parasalmo (Oncorhynchus) mykiss при постоянной температуре и ее кратковременных периодических отклонениях в верхнюю субоптимальную зону // Вопр. ихтиологии. Т.51. №4. С.494-501.
Константинов А.С., Зданович В.В. Некоторые характеристики поведения молоди рыб в термоградиентном поле // Вестник МГУ. 1993. Сер. 16. Биология. № 1. С. 32-38.
Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т.1. 293 с.
Шилов И.А. Экология. М.: Высшаяшкола, 2001. 512 с.
Fry F.E. The effect of enviromental factors on the physiology of fish // Fish Physiology, N.Y., London. 1971. V.6. P.1-98.
Caissie D. The thermal regime of rivers: a review // Freshwater Biol. 2006. V.51. № 7. P. 1389-1406.
Sutterlin A.M., Stevens E.D. Thermal behaviour of rainbow trout and Arctic char in cages moored in stratified water //Aquaculture. V.102. №1-2. P. 65-75.[schema type=»book» name=»ТЕРМОГРАДИЕНТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РЕСУРС ОПТИМИЗАЦИИ РОСТА И ЭНЕРГЕТИКИ РЫБ В АКВАКУЛЬТУРЕ» description=»Показано, что в условиях термоградиентного поля за счет терморегуляционного поведения рыбы создают такой переменный терморежим, который в наибольшей степени соответствует физиологическим потребностях организма. В термоградиентном поле суточный прирост массы тела, скорость роста, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели у рыб лучше, чем при постоянных температурах. Применение термоградиентных полей может быть одним из путей совершенствования биотехнологии выращивания рыб в аквакультуре. » author=»Зданович Владимир Владимирович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-01″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]

euroasia

Похожие записи