УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2014, том 134, № 6, с. 573-581
УДК 597-118:591.111.05
ОЦЕНКА ОСТРОГО И ХРОНИЧЕСКОГО СТРЕССА У ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ВОДНО-СОЛЕВОГО ОБМЕНА
© 2014 г. В. И. Мартемьянов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, пос. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл. E-mail: martem@ibiw.yaroslavl.ru
Показано, что при остром стрессе содержание натрия, калия, воды в тканях леща отклоняется в начальный период за пределы нормы, а затем восстанавливается и стабилизируется на определенных уровнях. У рыб в зоне загрязнения с признаками хронического стресса наблюдалась только гипонатремия, тогда как остальные параметры водно-солевого обмена поддерживались в пределах нормы. Выявленные различия позволяют определять форму стресса у пресноводных рыб и на основе этого осуществлять мониторинг в природных условиях и аквакультуре. Предлагается в научных исследованиях, наряду со статистической обработкой данных, использовать клинический анализ, применяемый в медицине и ветеринарии.
Ключевые слова: пресноводные рыбы, острый стресс, хронический стресс, плазма, эритроциты, мышцы, натрий, калий, вода.
ВВЕДЕНИЕ
На основе продолжительности воздействия и длительности реакции выделяют две формы стресса. В ответ на резкие воздействия проявляется острый стресс длительностью от нескольких часов до 1-2 суток. Продолжительные воздействия вызывают хронический стресс, который продолжается более длительное время. В экспериментальных исследованиях определить форму стресса не представляет особых затруднений. В природных условиях оценить вид стресса сложнее, поскольку неизвестна его предыстория. Необходимы критерии, которые позволяли бы отличать формы стресса у особей в природных условиях и аквакультуре. Это возможно осуществить на основе выявления физиологических различий между двумя типами стресса.
Цель настоящей работы - выявить различия между острым и хроническим стрессом у леща по показателям водно-солевого обмена.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Острый стресс
Известно, что рыбы в естественных условиях более чувствительны к стрессорному воздействию, чем акклимированные в лаборатории
с повышенным уровнем резистентности после отлова (Мартемьянов, 1985). Поэтому для изучения острого стресса, характерного для рыб в природных условиях, нами предложено использовать в качестве стресс-фактора отлов и транспортировку животных.
Было проведено две серии экспериментов на леще Abramis brama L. В первом опыте лещ (41 особь; масса 389 ± 10 г) был пойман в Волжском плесе Рыбинского водохранилища 16 июля 1979 г. за одно 15-мин траление. Во втором эксперименте лещ (107 особей; масса 400 ± 11 г) был отловлен в этом же месте 26 июня 1991 г. за одно 15-мин траление. Поимка, сортировка, 3-х часовая транспортировка до прудов экспериментальной базы "Сунога" Института биологии внутренних вод стали стрессирующим фактором. Такие процедуры неизбежно присутствуют в исследовательской работе и аквакультуре. В каждом опыте пробы крови от 6 рыб брали сразу после отлова, затем по две выборки в ходе транспортировки, и в последующем через определенные промежутки времени при акклимации рыб в садках.
Хронический стресс
Отдельные участки Рыбинского водохранилища по характеру и интенсивности антропогенного загрязнения существенно различаются между
собой. Наибольшему воздействию подвержен Шекснинский плес Рыбинского водохранилища, в который стекают промышленные и бытовые сточные воды г. Череповец, крупного центра черной металлургии, химии и судостроения. Волжский и Моложский плесы являются относительно чистыми по отношению к антропогенному загрязнению. Признаки стресса обнаружены у леща, отловленного на наиболее загрязненных участках Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища (Мартемьянов, 1994). В связи с этим, хронический стресс выявляли у леща, обитающего на участках Рыбинского водохранилища с разным уровнем антропогенного загрязнения.
Сбор материала (33 леща; масса 403 ± 19 г) осуществляли в период с 21 по 27 июня 1990 г. на 4 станциях Рыбинского водохранилища: Коп-рино (Волжский плес), Брейтово (Моложский плес), Торово и Мякса (Шекснинский плес). На каждом участке рыб отлавливали тралом в течение не более 15 мин. Ранее было показано, что за такой период времени исследуемые показатели почти не изменяются, отражая исходные уровни, характерные для рыб в природной среде (Марте-мьянов, 1982). Пробы крови брали сразу после отлова.
Процедуры
При взятии проб рыб каудэктомировали, нескольким каплям крови давали возможность стечь, затем кровь собирали в пробирки, смоченные раствором гепарина. Пробирки помещали в поролоновый штатив, находящийся в термосе с водой, смешанной со льдом. В лаборатории и на судне кровь центрифугировали при 6000 об/мин в течение 15 мин. После этого пипеткой отбирали 0.05 мл плазмы и разводили ее в 5 мл бидистилли-рованной воды. Остальную часть плазмы вместе с верхним слоем лейкоцитов и эритроцитов отбрасывали. Дополнительно эритроциты промокали фильтровальной бумагой. "Чистые" эритроциты разводили в 250 раз (0.02 мл в 5 мл) бидистил-лированной водой и выдерживали в холодильнике при 4 °С не менее 2 сут для полного гемолиза эритроцитов. Пробы мышечной ткани препарировали между 3-м и 4-м ребрами. Навеску массой в среднем 120-180 мг помещали на обеззоленную бумагу и сразу взвешивали на торсионных весах. Неделю пробы находились в комнате, а затем их помещали в сушильный шкаф при 105 °С. Спустя 7 суток одиночные пробы доставали из сушильного шкафа и быстро взвешивали. Высушенные пробы помещали в тефлоновые стаканчики,
добавляли 4 мл концентрированной азотной кислоты и выпаривали ее на электроплитке до обугливания проб. Затем в стаканчики добавляли би-дистиллированную воду с таким расчетом, чтобы получалось разведение в 500 раз, исходя из сырого веса ткани.
Концентрацию натрия и калия в пробах определяли, используя пропан, на пламенном спектрофотометре Flapho-4 фирмы Carl Zeiss, Iena, Германия. Концентрация ионов в плазме и эритроцитах выражена в ммоль/л, в мышцах - в ммоль/кг сырого веса. Данные представлены индивидуальными значениями, средними и их стандартными ошибками. Достоверность различий оценивали, используя коэффициент Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исходная концентрация натрия в плазме, эритроцитах, мышцах леща составила 135.7 ± 1.1 ммоль/л (127-146 ммоль/л), 45.7 ± 1.4 ммоль/л (35-53 ммоль/л), 29.7 ± 1.1 ммоль/кг сырой массы (23-41 ммоль/кг сырой массы), соответственно. В ответ на отлов, транспортировку и перегрузку леща в садок уровень натрия достоверно снизился до минимальных значений в течение 1 сут в плазме и эритроцитах на 28% и 65%, а в мышцах через 4 часа на 40% (рис. 1).
Исходная концентрация калия в плазме, эритроцитах, мышцах леща составила 3.7 ± 0.13 ммоль/л (2.9-4.9 ммоль/л), 102.8 ± 1.2 ммоль/л (97-118 ммоль/л), 123.1 ± 1.1 ммоль/кг сырой массы (115-133 ммоль/кг сырой массы), соответственно. В первые 2 час от начала воздействия содержание калия в плазме рыб резко увеличилось в 2.3 раза, затем в пределах 4 час возвратилось к исходному уровню, который оставался стабильным в последующий период акклимации. В пределах 1 сут содержание калия в эритроцитах уменьшилось на 24%, затем на 7 сут достигло стабильного уровня, который был ниже на 13% по сравнению с исходным значением. В течение 2 час концентрация калия в мышцах леща резко упала на 18%, затем в пределах 2 сут восстановилась до исходного уровня.
У леща, отловленного в Волжском (рис. 2, I) и Моложском (рис. 2, II) плесах, содержание натрия в плазме крови поддерживалось в узкой зоне концентраций 121-133 ммоль/л, тогда как у рыб Шекснинского плеса ст. Мякса (рис. 2, III) и Торово (рис. 2, IV) существенно шире -79-132 и 85-124 ммоль/л, соответственно. При этом концентрация натрия в плазме крови леща из наиболее загрязненного участка ст. Торово
ммоль/л Натрий
150
ммоль/кг сырой массы 45
Эритроциты 120
Мышцы 1
Калий
5 7 9 11 13 15 Сутки
5 7 9 И 13 15 Сутки
Рис. 1. Динамика содержания натрия и калия в плазме, эритроцитах и мышцах леща при остром стрессе. По оси абсцисс -время; ординат - концентрация натрия и калия. Горизонтальные линии относительно оси абсцисс ограничивают пределы регуляции показателей, отражающие норму.
была достоверно ниже на 22.3% (р < 0.01) по отношению к результатам, полученным для рыб из Волжского и Моложского плесов. Уровень натрия в красных кровяных клетках леща со ст. Мякса, отловленного 22.06.1990 г., был достоверно выше по отношению к значениям, полученным для эритроцитов рыб ст. Коприно (р < 0.01), Брейтово (р < 0.05) и Торово (р<0.01). Концентрация натрия в мышцах леща со ст. Брейтово была достоверно выше, чем у особей других станций. Уровни калия
в плазме, эритроцитах, мышечной ткани леща, отловленного на разных участках Рыбинского водохранилища, не различались между собой.
Содержание воды в мышечной ткани леща резко увеличилось в начальный период острого стресса, затем постепенно снизилось и стабилизировалось на исходном уровне (рис. 3). У леща, отловленного на разных участках Рыбинского водохранилища, уровни воды в мышцах не различались между собой.
ммоль/л 140 г
Натрий
130 120 110 100 90 80 70
80 70 60 50 40 30
ммоль/кг сырой массы
30 г
25 20 15 10 5
Плазма
8 7
:_ 6
5
, 4
3
I °
2 1
-1 0
Эритроциты 95
90
85
80
75
70
-1 65
Калий
Мышцы 150 140 130 120 110 100 90 80 70
—1 60
:í
- n I
--•] if 'i ¿ тН»Ч
lili
п
ш
IV
II
ш
IV
Рис. 2. Содержание натрия и калия в плазме, эритроцитах и мышечной ткани леща, пойманного на различных участках Рыбинского водохранилища. Станции: I - Коприно, II - Брейтово, III - Мякса, IV - Торово. Здесь и на рис. 3.
По отношению к исходным значениям, в начальный период острого стресса концентрация натрия существенно снижалась в течение нескольких часов в плазме крови, эритроцитах, мышечной ткани леща (рис. 1). Уменьшение уровня натрия в плазме крови пресноводных рыб наблюдается не только в ответ на отлов и транспортировку, но также на другие стрессоры, такие как: перепад температуры (Мартемьянов, 1983), резкое снижение уровня кислорода (Kel
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.