БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 2, с. 81-90
== ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ
УДК 591.132.05:597/05-11
ВЛИЯНИЕ СУТОЧНЫХ РИТМОВ ПИТАНИЯ НА ОБЩУЮ АМИЛОЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И АКТИВНОСТЬ ЩЕЛОЧНОЙ ФОСФАТАЗЫ КИШЕЧНИКА У МОЛОДИ РЫБ
© 2008 г. В. В. Кузьмина, A. П. Стрельникова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail:vkuzmina@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 08.08.2006 г.
Общая амилолитическая активность и активность щелочной фосфатазы слизистой оболочки кишечника у личинок и мальков плотвы, синца и окуня изменяются как в процессе индивидуального развития, так и в течение суток. Максимумы интенсивности питания молоди рыб наблюдаются главным образом в утренние и вечерние часы. Характер суточной динамики активности щелочной фосфатазы коррелирует с интенсивностью питания молоди рыб в большей степени, чем характер суточной динамики общей амилолитической активности. У планктофага синца эта зависимость выражена ярче, чем у бентофага плотвы. Общая амилолитическая активность у мальков плотвы, синца и окуня коррелирует с типом питания рыб.
ВВЕДЕНИЕ
Формирование типа питания рыб происходит на ранних стадиях развития. Темпы развития пищеварительного тракта у рыб разных видов обычно различаются: рот открывается на вторые-шестые сутки после вылупления, тогда как желудок начинает функционировать на 7-40-e сутки [22]. В водоемах личинки всех видов рыб на ранних стадиях развития питаются зоопланктоном (Rotatoria, Copepoda и Cladocera). В конце личиночного периода развития молодь планктофагов и бентофагов потребляет кроме зоопланктона бентические организмы, а мальки типичных и факультативных ихтиофагов - личинок рыб разных видов, включая собственную молодь [12, 13].
Изменение спектра питания рыб может влиять на интенсивность синтеза и спектр гидролитических ферментов. Показано, что тип питания и биохимический состав пищи больше влияют на активность карбогидраз, чем на таковую протеаз. Активность карбогидраз, обеспечивающих гидролиз углеводных компонентов пищи, выше у травоядных и всеядных, чем у хищных рыб. Так, активность а-амилазы, реализующей мембранное пищеварение у эврифага карпа, превышает таковую у ихтиофага щуки в 70-100 раз. Активность щелочной фосфатазы не зависит от состава пищи, но коррелирует с двигательной активностью и интенсивностью питания рыб [15]. В течение онтогенеза активность карбогидраз (амилазы, сахаразы) у рыб, потребляющих бентические организмы, обычно увеличивается, у ихтиофагов - уменьшается [23].
В ряде работ описана суточная динамика пищевой активности у личинок и мальков различных
видов рыб [4, 13]. Данные по влиянию суточной динамики интенсивности питания на активность ферментов слизистой оболочки кишечника личинок и мальков рыб фактически отсутствуют. Вместе с тем они представляют значительный интерес, поскольку в последние десятилетия активно обсуждается вопрос о роли ферментов объектов питания в процессах пищеварения рыб [15, 21, 24, 26].
Цель работы - исследовать общую амилолити-ческую активность, активность щелочной фосфатазы слизистой оболочки кишечника, а также видовой состав пищи и интенсивность питания личинок плотвы и синца, находящихся на ранних этапах онтогенеза; изучить влияние интенсивности питания на суточную динамику активности пищеварительных ферментов у личинок плотвы и синца; сопоставить исследованные характеристики у мальков трех видов рыб (плотвы, синца и окуня), различающихся во взрослом состоянии по типу питания (планкто-, бенто- и ихтиофаги - факультативные бентофаги).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Личинки плотвы Rutilus rutilus (L)., синца Abramis ballerus (L.) и окуня Percafluviatilis L. выведены в прудах на экспериментальной базе Сунога (pH 7.6-7.9, содержание кислорода 6.0-7.1 мг/л, нитратов и фосфатов 1.55-1.77 мг/л и 0.140.27 мг/л соответственно). Постепенное нарастание температура воды до 23.4°C наблюдалось до конца первой декады июня. Затем после непродолжительного похолодания температура воды в прудах поднялась до 24°C. Личинки каждого вида рыб получены от пары производителей, содержащихся
Таблица 1. Развитие рыб иа ранних этапах онтогенеза [2-4]
Этап развития Возраст Особенности развития и спектр питания
Плотва и синец
Ci 3- -7 Желточный мешок почти полностью рассосался. Личинки начинают питаться зоопланкто-
ном. Рот конечный. Кишечник - прямая трубка. Отношение длины кишечника к длине тела 0.42-0.44. В пище доминируют коловратки.
C2 8- -13 Рот слабо подвижный. Появляются глоточные зубы и формируется плавательный пузырь. Кишечник - прямая трубка. Отношение длины кишечника к длине тела 0.44-0.45. В пище доминируют Copepoda и СМосега.
Di 14- -16 Завершено формирование двухкамерного плавательного пузыря. Начинает появляться пер-
7- -9--- вая пара кишечных петель. Отношение длины кишечника к длине тела увеличивается до 0.63. В пище появляются личинки хирономид.
D2 17- -25 Рот конечный и подвижный. Первая пара кишечных петель окончательно сформирована.
10- -11 Отношение длины кишечника к длине тела увеличивается до 0.72. Помимо личинок хирономид в питании плотвы появляются личинки других насекомых.
E 26- -32 Рот начинает выдвигаться вперед. Сформирована вторая пара кишечных петель. Отношение
12- --2---0-- длины кишечника к длине тела достигает 0.83. В пище личинок синца появляются личинки двукрылых насекомых.
F 33^0 Это первый этап малькового периода развития. Кишечник удлиняется благодаря формирова-
21- -31 нию второй пары петель. Отношение длины кишечника к длине тела увеличивается лишь до 0.88. Спектр питания, как на предыдущем этапе. Тело начинает покрываться чешуей.
G 41- 50 Отношение длины кишечника к длине тела увеличивается до 1.03. Спектр питания не меня-
32^9 ется. Тело полностью покрыто чешуей.
Окунь
F 30- -35 Имеется желудок, пилорические придатки и две пары кишечных петель. В пище доминируют личинки и куколки хирономид. В конце этапа некоторые особи могут потреблять личинок рыб. Тело покрыто чешуей неполностью.
G 36- -45 Спектр питания не изменяется, но доля рыбной пищи, как правило, увеличивается. Тело полностью покрыто чешуей.
Примечание. Над чертой - плотва, под чертой - синец.
в трех различных земляных прудах в течение мая (окунь - 3 мая, плотва - 15 мая, синец - 17 мая). Площадь нерестовых прудов 16 м2, глубина ~1 м. Пруды заполнены речной водой. Молодь рыб отлавливали в начале соответствующего этапа развития в период с 18 мая до 29 июня в 6, 9, 12, 15, 18 и 21 ч. Часть рыб (25 экз.) фиксировали 4%-ным раствором формальдегида. Видовой состав пищи исследовали у 1050 экз. плотвы, 750 экз. синца и 300 экз. окуня. Стадии развития плотвы и синца идентифицировали по работам [2, 3]. Стадии развития мальков окуня определяли по работе [5]. Питание рыб анализировали по методу Е.В. Бо-руцкого [1]. Содержимое кишечников у каждой особи определяли до рода, иногда до вида. Интенсивность питания оценивали по индексам потребления, которые рассчитывали как отношение R/Q, %оо, где R - восстановленная по таблице реконструированных весов [9] масса пищевого комка, мг, Q -масса тела личинок рыб, мг. Когда пища у личинок и мальков была представлена полупереварившимися остатками кормовых объектов, индекс потребления вычисляли только у тех личинок, кото-
рые в этот момент питались. Молодь рыб с пустыми кишечниками составляла в отдельных пробах от 4 до 12%. Исследования проводили начиная с этапа развития C1 (плотва), D1 (синец), F (окунь) и продолжали до этапа G включительно [2, 3, 5] (табл. 1).
Для энзиматического анализа использовано 2520 экз. плотвы, 1800 экз. синца и 720 экз. окуня. Личинок и мальков рыб транспортировали в термосе со льдом в лабораторию, где их взвешивали и определяли длину тела. Под бинокуляром вскрывали брюшную полость. Кишечники изымали и помещали на лед. В одну пробу включали кишечники от 60 экз. рыб. Кишечники смешивали и взвешивали, затем гомогенизировали с девятью объемами охлажденного раствора Рингера (103 мМ NaCl, 1.9 мМ KCl, 0.45 мМ CaCl2, 3.8 мМ Na2HPO4, 0.15 мМ KH2PO4, 1.33 мМ MgSO4, pH 7.4) с помощью стеклянного гомогенизатора. Затем гомоге-нат разводили тем же раствором Рингера в 2 или 3 раза для определения общей амилолитической активности (у синца и плотвы соответственно). Для определения активности щелочной фосфата-
Таблица 2. Изменение морфометрических характеристик, индексов наполнения кишечника, общей амилолити-ческой активности (1) и активности щелочной фосфатазы (2) у личинок и мальков рыб, мкмоль/(г ■ мин)
Дата Этап Возраст, сут Длина, мм Масса, мг Индекс потребления, %oo Активность ферментов
1 2
Плотва
18.V Ci 3 9.9 ± 0.5 3.4 ± 0.4 11.2 ± 1.3 1.22 ± 0.27 0.09 ± 0.02
25.V C2 10 10.4 ± 0.3 7.1 ± 0.5B 21.8 ± 4.6a 5.82 ± 0.78B 0.22 ± 0.03a
31.V Di 16 13.1 ± 0.2B 12.5 ± 1.4B 39.6 ± 10.3 5.13 ± 0.87 0.19 ± 0.01
8.VI D2 24 15.7 ± 1.3a 23.3 ± 3.86 72.2 ± 15.3 13.63 ± 1.36B 0.12 ± 0.02a
15.VI E 31 19.5 ± 1.7 41.7 ± 4.66 118.7 ± 31.1 8.93 ± 0.92a 0.17 ± 0.01
22.VI F 38 23.5 ± 1.8 116.9 ± 15.6B 83.6 ± 24.3 15.83 ± 1.896 0.21 ± 0.02
29.VI G 45 27.4 ± 2.6 288.5 ± 85.26 78.3 ± 16.5 18.70 ± 2.38 0.18 ± 0.02
Синец
25.V Di 8 14.2 ± 0.7 13.0 ± 1.5 162.7 ± 37.5 7.33 ± 1.61 0.29 ± 0.06
31.V D2 14 15.5 ± 0.8 28.2 ± 2.4B 151.7 ± 34.5 11.04 ± 1.31 0.26 ± 0.03
8.VI E 22 18.9 ± 0.46 60.4 ± 7.3B 282.1 ± 21.1 6.30 ± 0.776 0.09 ± 0.03B
15.VI F 29 23.4 ± 1.0B 91.0 ± 11.7a 57.6 ± 12.4 4.24 ± 0.48a 0.14 ± 0.02
22.VI G 36 27.2 ± 0.86 188.8 ± 15.7B 106.2 ± 29.8 10.79 ± 1.826 0.23 ± 0.05
Окунь
3.VI F 31 24.8 ± 1.2 133.0 ± 11.1 145.9 ± 36.5 3.54 ± 0.26 0.19 ± 0.01
15.VI G 43 27.5 ± 0.8 269.3 ± 14.4B 180.4 ± 41.2 2.91 ± 0.45 0.29 ± 0.04a
Примечание. Указана достоверность различий между последующими и предыдущими значениями при р < 0.05 (а), 0.01 (б) и 0.001 (в). Приведены средние значения и ошибки средней (X ± тх ).
зы гомогенат разводили в 4 раза для всех видов рыб.
Общую амилолитическую активность (суммарная активность а-амилазы, КФ 3.2.1.1, глюкоами-лазы, КФ 3.2.1.3 и мальтазы, К
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.