БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 2, с. 12-18
УДК 639.3.053.3
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ОТБОРА И ВВЕДЕНИЯ В АКВАКУЛЬТУРУ НОВЫХ ВИДОВ ОРГАНИЗМОВ
© 2008 г. В. Б. Вербицкий
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: verb@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 05.02.2007 г.
Приведен обзор состояния проблемы отбора и введения в аквакультуру пресноводных организмов для целей рыбоводства, токсикологического регламентирования и биотестирования. Рассмотрены требования, предъявляемые к видам - потенциальным объектам культивирования, и проанализированы причины, препятствующие расширению их количества. Изложены экологические основы и методология отбора и введения в аквакультуру новых организмов. На примере ветвистоусого ракообразного Bosmina longirostris O.F. Müller продемонстрировано практическое применение предлагаемой методологии.
ВВЕДЕНИЕ
Культивирование пресноводных беспозвоночных в нашей стране на протяжении XX в. переживало периоды как бурного развития, так и определенного спада. Введение в эксплуатацию в середине века крупнейших гидросооружений, расположенных вблизи устьев рек, изменило условия естественного воспроизводства проходных промысловых рыб - осетровых и лососевых, что потребовало разработки технологий их массового искусственного воспроизводства. В связи с этим и развитием индустриальных методов выращивания карповых рыб и форели новый импульс получила вместе с разработкой рецептур искусственных кормов также разработка методов массового культивирования живых кормов.
В это же время наряду с рыбным хозяйством методы культивирования гидробионтов получили развитие в такой прикладной области гидробиологии, как токсикологическое регламентирование и биотестирование качества водной среды с использованием организмов тест-объектов.
Цель работы - изложение экологических основ и методологии отбора и введения в культуру новых видов гидробионтов для использования в биотестировании, токсикологическом регламентировании и рыбоводстве.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ В ОБЛАСТИ ИНДУСТРИАЛЬНОГО РЫБОВОДСТВА
Кормовых беспозвоночных для производственных целей разводили в России с конца XIX в. Первые опыты проведены H.A. Деппом [15] в конце 80-х годов XIX в., который выращивал дафний в небольших прудах. В первой половине
XX в. большой вклад в разработку методов промышленного культивирования кормовых беспозвоночных внесли Н.С. Гаевская, М.М. Исакова-Кео, Г.И. Шпет и др. Во второй половине XX в. эти работы были успешно продолжены М.К. Ас-керовым, Т.М. Мешковой, И.Б. Богатовой, И.В. Ивлевой, М.М. Брискиной и А.Г. Журавлевой, Г.Л. Васильевой, Л.П. Максимовой, Н.И. Вол-хонской, Г.А. Галковской, Н.В. Есиповой, В.Е. Кокковой, Н.А. Тагировой и др. (см. обзоры работ [1, 2, 18]).
Живые корма имеют большое значение для роста и нормальной жизнедеятельности рыб особенно на ранних стадиях развития - в личиночный период, когда включаются собственные ферментные системы. Исследования по выяснению механизма действия живого корма на рыб показали, что эффективность живой пищи связана с наличием так называемого "фактора живого корма", обусловленного внутриклеточными ферментативными процессами [16, 17, 37 и др.]. Показано, что применение наиболее сбалансированных и дорогих комбикормов дает 50%-ную выживаемость личинок только при наличии живого корма в рационе [38, 39]. В связи с этим с конца 70-х годов XX в. в первые 7-10 сут после перехода на активное питание личинок стали подращивать с использованием живого корма [19, 20, 24, 30 и др.]. В 80-90-е годы XX в. раскрыт физиолого-биохимический механизм этого явления. Как показано в работах [2123, 32-34, 40, 41], в первые несколько суток после рождения у личинок рыб пищевые компоненты расщепляются в основном экзоферментами, поступающими из естественной пищи. Это явление, названное А.М. Уголевым [32], индуцированным аутолизом, заключается в индуцировании организмом-ассимилятором процесса расщепления
структур пищевого объекта его собственными ферментами. Несмотря на наличие огромного ассортимента отечественных и зарубежных стартовых кормов для рыб, по-прежнему остается необходимость в получении большого количества живых кормов для использования в качестве обязательной добавки в рацион ранней молоди. Размерный спектр этих кормов должен быть достаточно широк, чтобы удовлетворить потребности разных видов выращиваемых рыб - от карповых до осетровых.
Основной путь массового получения живого корма для индустриального рыбоводства - искусственное разведение гидробионтов с применением методов инкубации и культивирования [2, 3]. При этом, как писала И.Б. Богатова [1, стр. 5], "Для достижения поставленной цели необходимо детальное изучение продукционных свойств гидробионтов, выбранных для искусственного разведения, т.е. прежде всего роста и размножения, летальных и оптимальных значений для того или другого фактора внешней среды. Полученные данные могут быть использованы для создания оптимальных условий разведения кормовых организмов и получения максимальной продукции живого корма...".
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
В ОБЛАСТИ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЯ
Набор видов, рекомендуемых к использованию в практике токсикологического регламентирования и биотестирования [27], остается небольшим: это бактерия Photobacterium phosphoreum (Cohn) Ford, инфузория Tetrahymena pyriformis (Ehrenberg) Schewiakoff, одноклеточная пресноводная водоросль Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb, одноклеточная морская водоросль Phaeo-dactylum tricornutum Bohlin, ветвистоусые ракообразные Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и Daphnia magna Straus, жаброногий рак Artemia salina (Linnaeus) и рыба гуппи Poecillia reticulata Peters.
Такое ограниченное количество регламентированных тест-объектов связано с наличием ряда требований к ним, а именно: наличие устойчивых лабораторных культур, все особи которых в сходных условиях должны демонстрировать малый разброс таких показателей, как скорость роста, плодовитость и выживаемость.
Однако в последнее время в связи с накоплением данных, свидетельствующих о недостаточной точности оценки качества воды для всей экосистемы водоема по реакциям ограниченного числа организмов, все большее число исследователей приходит к признанию необходимости расширения списка видов тест-объектов с включением в него организмов разных систематических и эко-
логических групп. Так, например, к этому призывал Дэни Баклер во вступительном слове на Международной конференции "Современные проблемы водной токсикологии" (пос. Борок, Ярославской обл.) в сентябре 2005 г.
В результате в практике токсикологических исследований, кроме названных выше директивно утвержденных видов, исследователи начинают использовать в качестве тест-объектов и другие виды организмов, например моллюсков Dreissena polymorpha (Pallas) и D. bugensis (Andrusov) [25], личинок хирономид Chironomus riparius Meigen [31], коловраток Brachionus plicatilis O.F. Müller [28], инфузорий Paramecium caudatum (Ehrenberg) [35], высшее цветковое растение ряску малую Lemna minor L. [36] и др.
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВИДАМ - ПОТЕНЦИАЛЬНЫМ ОБЪЕКТАМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
(ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТБОРА И ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ НОВЫХ ВИДОВ)
Указанные выше, казалось бы, очевидные и необходимые требования к потенциальным объектам культивирования слабо реализуются на практике. Если продукционные свойства перспективных объектов аквакультуры становятся объектом пристального изучения, то все, что касается летальных и оптимальных значений факторов внешней среды, чаще специально не изучается, поскольку связано с необходимостью проведения трудоемких экспериментальных работ. Обычно используют собственные или литературные данные по условиям достижения массовой численности в водоеме тем или иным видом.
В то же время прежде чем культивировать конкретный вид, необходимо решить вопрос не только о перспективности его использования в промышленном культивировании, но и насколько он будет оптимален в качестве корма для рыб. А для этого он должен отвечать следующим требованиям: 1) обладать высокой продуктивностью (иметь короткий жизненный цикл, большую плодовитость, высокий темп роста, устойчивое развитие при высоких плотностях); 2) иметь полноценный биохимический состав (содержание и соотношение белков, жиров и углеводов, адекватные потребностям молоди конкретного вида рыб, полноценный аминокислотный состав белка и соотношение аминокислот, полноценное содержание минеральных солей и биологически активных соединений, высокую калорийность); 3) быть устойчивым к факторам внешней среды; 4) доступным для молоди конкретного вида (экологически, морфологически и физиологически); 5) обладать пищевой эффективностью в качестве корма (высоким темпом роста молоди на данном
Условия и результаты эксперимента по культивированию Ceriodaphnia quadrangula при различной температуре (°C)
Вариант опыта Сутки Численность цериодафний, экз./л
1-7 8-14 15-21 22-30
I 15 15 15 15 67 — - 15 - — 11 — 8
II 15 20 15 15 67 — — 7 — - 5 — ► 3
III 15 20 20 15 67 —► 10 —► 8 —- 2
IV 15 25 15 15 69 - — 42 - — 14 - — 18
V 15 20 20 20 71 - — 9 — - 6 — ► 14
VI 15 25 20 20 68 —► 36 —► 27 —► 63
VII 15 25 25 15 69 - - 50 - — 41 - — 18
VIII 15 20 25 25 72 - — 12 - —- 6 - — 7
корме, эффективностью потребления корма, жизнестойкостью рыб, устойчивостью к болезням и другим повреждающим факторам).
Спектр видов, предлагаемых к использованию в индустриальном рыбоводстве в качестве живых кормов, состоит из пяти видов ветвистоусых ракообразных (Daphnia magna Straus, Moina macro-copa Straus, M. rectirostris Leydig, Ceriodaphnia reticulata (Jurine) и Chydorus sphaericus (O.F. Müller)), двух видов коловраток (Brachionus calyciflorus (Pallas) и Br. rubens (Ehrenberg)), одного вида нематод (Panagrellus redivivus (Linne)), трех видов оли-гохет (Enchytraeus albidus H^nle, Tubifex tubifex (O.F. Müller) и Limnodrilus hoffmeisteri (Claparede)) и личинок комаров-звонцов (Chironomus dorsalis Meigen, Ch. plumosus Linne). При
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.