УДК 574.64:636.087.8+597.551.2:577.125

Т. В. Міщенко, А. О. Жиденко

Чернігівський державний педагогічний університет ім. Т. Г. Шевченка,
Чернігів, Україна, chgpu@chgpu.cn.ua

THE OPPORTUNITIES OF COMPENSATION HOLESTEROL
EXCHANGE INJURY IN CARP ORGANISM BY THE WAY
OF USING PROBIOTIC SUBSTANCE BPS-44

T. V. Mishchenko, A. O. Zhydenko

T. G. Shevchenko Chernigiv State Pedagogical University, Chernigiv, Ukraine, chgpu@chgpu.cn.ua

У системі глобальних екологічних проблем значне місце займає проблема пестицидів (інсектицидів, фунгіцидів і гербіцидів). Ця проблема пов’язана не тільки зі стратегією розвитку сільськогосподарського виробництва, а й із заходами охорони здоров’я людини, збереженням рослинного та тваринного світу, життєзабезпеченням біосфери в цілому (Термека, Літвіненко, 2005). Пестициди викликають глибокі зміни всієї екосистеми, у невеликих концентраціях пригнічують імунну систему організму, а у більш високих – мають виражені мутагенні та канцерогенні властивості (Заверуха, Серебряков, Скиба, 2006).

Наші дослідження проблеми впливу гербіцидів на гідробіонтів спрямовані на вивчення порушень метаболічних процесів коропа лускатого, які можуть бути використані в еколого-біохімічному моніторингу для індикації стану риб. Але разом із тим виникає зацікавленість щодо можливості знешкодження та запобігання токсичного впливу гербіцидів на організм риби. Сьогодні вже досить відомо, що ефективним засобом компенсації несприятливих зовнішніх впливів на рибу при її штучному розведенні може бути застосування пробіотиків – живих мікроорганізмів, що підвищують імунітет, беруть активну участь у процесах травлення, сприяють покращенню нормофлори (Лукьянова, 2007; Юхименко, 2008). Мета нашого дослідження – встановити можливість компенсації впливу 2 ГДК раундапу (0,04 мг/дм³) на обмін холестеролу в організмі коропа (0+) за допомогою пробіотичного препарату БПС-44.

Рибу розміщували у трьох варіантах: контроль, дія 2 ГДК гербіциду та спільний вплив гербіциду та пробіотичного препарату (у воду, крім вказаного гербіциду, за 2 доби до його внесення, додавали суспензію препарату БПС-44). У роботі використано гербіцид раундап (N-Фосфонометилгліцин, гліфосат), концентрацію 2 ГДК (0,04 мг/дм³) створювали шляхом внесення розрахованих кількостей 3 % розчину раундапу, підтримували протягом 14 діб; а також препарат бацилярний субтіліс БПС-44 (із розрахунку 125 млн. кл./л води), що являє собою концентрат сінної палички, виготовлений Інститутом сільськогосподарської мікробіології УААН на основі штаму Bacillus subtilis 44-р. Вміст холестеролу визначали у сироватці, білих м’язах, печінці, мозку та жовчі за методом (Розенцвейг, 1962), в основі якого – здатність холестеролу в присутності карбонового ангідриду та суміші оцтової та сірчаної кислот утворювати речовину зеленого кольору, інтенсивність забарвлення якої пропорційна вмісту холестеролу. Вміст ß-ліпопротеїнів визначали осадженням їх в сироватці крові за допомогою гепаринового реактиву згідно інструкції до лабораторного набору «Bio-lachema-test».

У результаті експерименту встановлено, що обмін холестеролу коропа частково зазнає змін порівняно з контролем як за умов впливу раундапу, так і за умов комплексного впливу раундапу та пробіотику. З усіх досліджених тканин достовірні зміни при дії раундапу відбулись у білих м’язах (зниження в 1,8 раза порівняно з контролем) та жовчі (збільшення в 1,7 раза). Зниження рівня холестеролу в м’язах свідчить про посилення енерговитрат організму внаслідок стресового стану, спричиненого впливом гербіциду. У подальшому така тенденція змін може призвести до виснаження організму, оскільки поживні субстрати для поповнення енергетичних витрат, які б забезпечили додатковий біосинтез холестеролу в печінці, не надходять – риба перебуває в стані зимового голодування (грудень). Відомо, що для філогенетично молодших риб (щукових, окуневих, тріскових, коропових) характерна значна частка в сумарній ліпідній фракції ефірів холестеролу (Немова, Высоцкая, 2004). Очевидно, що ефіри холестеролу, порівняно з триацилгліцеридами, є універсальнішими запасними речовинами, оскільки в їх молекулах у нейтральній (не токсичній для організму формі) зберігаються запаси структурних і енергетичних елементів. Важливою функцією молекул мембранних ліпідів є компенсація, врівноваження несприят­ливих умов середовища. Встановлено, що величина співвідношення кількості поліненасичених жирних кислот та холестеролу в мембранах клітин відображає рівень патологічного стану, причому холестерол виконує компенсаторну функцію, протидіючи розрідженню мембран, а тому його кількість пропорційно збільшується (Маргітич, Гула, 2006). У нашому випадку така компенсація виявляється ускладненою. З одержаними даними узгоджується концентрація ліпопротеїнів низької густини, в яких вміст холестеролу становить 45–50 %: дія раундапу знижує їх рівень у сироватці в 1,2 раза. Але при цьому спостерігається зростання концентрації холестеролу в жовчі (в 1,7 раза), що є аномальним за даних умов зсувом (посилення його виведеня з організму за відсутності надходження з поживними речовинами) і може бути пов’язаним із порушенням синтезу жовчних кислот.

При здійсненні комплексного впливу раундапу та пробіотику встановлено, що в м’язах рівень холестеролу наближений до рівня контрольної групи риб, тобто організм не має потреби у додатковому використанні енергоресурсів. Відбувається зростання його рівня у мозку в 1,8 раза, що є позитивним зсувом з огляду на вищевказані умови води (Маргітич, Гула, 2006). У жовчі спостерігається зниження вмісту холестеролу (в 19,2 раза), на відміну від дії чистого раундапу, що може розглядатися не лише як відсутність аномального зсуву, а й як свого роду «енергозберігаюча технологія організму», спрямована на запобігання надмірного виведення важливого енергетичного та структурного компоненту в даних стресогенних умовах перебування риби.

Таким чином, пробіотичний препарат БПС-44 значною мірою протидіє розбалансуванню обміну холестеролу, спричиненому дією раундапу, і, відповідно, може виступати як протектор.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 118-119.

УДК 574.64:597.54.3:591.3

О. Б. Мехед

Чернігівський державний педагогічний університет ім. Т. Г. Шевченка,
Чернігів, Україна, MekhedOlga@mail.ru

CHANGE OF CATABOLIC ENZYMES ACTIVITY IN THE LIVER
OF CYPRINID FISH BY ADAPTATION TO THE HERBICIDE EFFECTS

O. B. Meched

T. G. Shevchenko Chernigiv State Pedagogical University,
Chernigiv, Ukraine, MekhedOlga@mail.ru

В останній час все частіше у прісноводні водойми проникають пестициди і, зокрема, гербіциди, надходження яких у водне середовище, особливо у великих кількостях, негативно впливає на стан гідробіонтів. В літературних джерелах, головним чином, проблема пестицидного впливу на водойму розглядається з точки зору міграції цих речовин і накопичення їх в організмах гідробіонтів. Існують відомості про біохімічні та деякі патоморфологічні зміни під впливом окремих груп пестицидів. Але більшість препаратів, які вивчались у цих дослідженнях, нині вже не використовується в сільському господарстві, сьогодні ж існує досить широкий асортимент нових синтезованих пестицидів. Мета роботи – оцінити вплив гербіцидного навантаження на активність ферментів циклу трикарбонових кислот – ЦТК (ізоцитратдегідрогеназа – ІЦДГ, малатдегідрогеназа – МДГ), гліколізу (лактатдегідрогеназа – ЛДГ) і пентозо-фосфатного шляху (глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа – Г-6-ФДГ) у печінці коропа та товстолобика білого.

Дослідження проводились у січні–лютому 2005–2009 років на дворічках товстолобика білого (Hypophtalmichtys molitrix) та коропа лускатого (Cyprinus carpio L.) масою 250–350 г. Риб групами по 5 тварин утримували протягом 14 діб у акваріумах об’ємом 200 л. Одна група була контрольною, а в двох інших у воду додавали гербіциди раундап та зенкор. Риб не годували. В усіх випадках здійснювали контроль і підтримували постійний гідрохімічний режим води. Величина рН складала 7,30±0,27, вміст кисню – 5,6±0,4 мг/дм³, температуру витримували близькою до природної. За даними іхтіопатологічних спостережень на рибах нашкірних збудників паразитичних хвороб не виявлено. Стрічкових паразитів також не зафіксовано. Концентрацію гербіцидів, що відповідала двом гранично допустимим концентраціям (раундап – 0,004 мг/дм³, зенкор – 0,2 мг/дм³) підтримували шляхом внесення розрахованих кількостей 3 % водного розчину раундапу, та 70 % порошку зенкору. Із метою визначення активності ферментів гомогенат тканин готували на 0,25 М сахарозі у співвідношенні 1:10. Ядра, мітохондрії та мікросоми виділяли за загальноприйнятими методиками з урахуванням деяких особливостей фракціонування гомогенатів тканин риб. Із метою встановлення рівнів активності ферментів циклу Кребса (ЦТК) досліджували активність ізоцитратдегідрогенази та малатдегідрогенази (у мітохондріальній фракції спектрофотометрично). Виділенні мітохондрії додатково очищували центрифугуванням у градієнті густини сахарози 0,32–1,20 М в горизонтальному роторі при 75000 g протягом 60 хвилин при +4°С. Активність ЛДГ та Г-6-ФДГ визначали у цитоплазматичній фракції спектрофото­метрично. Вміст білку у ферментативних препаратах визначали за методом Лоурі і співавторів. Усі результати оброблені статистично за І. А. Ойвіним. Відмінності між групами вважали вирогідними при р < 0,05. Кореляційний аналіз та однофакторний дисперсійний аналіз проводили згідно методичних рекомендацій Г. Ф. Лакіна.

Щоб перевірити, чи відрізняється характер токсичної дії гербіцидів залежно від біологічних особливостей коропових, аналізували зміни, що відбулися під дією гербіцидного навантаження в організмах двох видів риб. Короп – еврифаг, який живиться як рослинною, так і тваринною їжею. Товстолобик належить до рослиноїдних форм, живиться планктонними водоростями. При дії гербіцидів в організмі риб відбуваються істотні зміни метаболічних процесів, що в першу чергу стосується печінки, як органа, що відповідає за знешкодження токсичних речовин. Інформація про стан активності ферментів необхідна для всебічного пояснення шляхів енергозабезпечення адаптації риб до дії токсикантів. Застосовані гербіциди суттєво змінювали активність ферментів в печінці риб (табл.).

Таблиця. Активність ферментів катаболізму
у печінці риб у відповідь на гербіцид не навантаження (M ± m, n = 6)

У риб контрольних груп активність ЛДГ коропа значно перевищує таку у товстолобика. Характеризуючи активність данного ферменту у відповідь на токсичний вплив гербіцидів потрібно відмітити, що зміни показників недостовірні. Однак вважаємо за потрібне зазначити збільшення активності ферменту печінки в результаті гербіцидного навантаження зенкором, на відміну від раундапу у товстолобика.

У печінці товстолобика можна спостерігати значне зменшення активності ферментів ЦТК, при цьому спостерігається суттєвий вплив зенкору на активність досліджених ферментів циклу Кребса порівняно з раундапом. Відмінності показників достовірні: для ізоцитратдегідрогенази пригнічення активності ферменту становить 17,6 раза за дії зенкору та майже 10 разів при інтоксикації раундапом порівняно з рибами контрольної групи. Вразливою до вивчених токсикантів виявилась і МДГ: відмінності порівняно з контролем становлять 16,6 і 11,8 раза відповідно для раундапу та зенкору. Ферменти ЦТК печінки коропа, навпаки, на токсикоз, спричинений гербіцидами, відповідають активацією. При цьому за дії зенкору спостерігалось збільшення активності ферментів у 2,3 (ІЦДГ) та 2,6 раза (МДГ). Спостерігалось помітне збільшення активності ферменту пентозо-фосфатного шляху – Г-6-ФДГ під впливом зенкору (в 2,5 раза у товстолобика, та 3,7 раза у коропа), під дією раундапу також відмічено збільшення активності ферменту (на 90 % у товстолобика та на 10 % у коропа відповідно).

Адаптація риб до змін умов навколишнього середовища призводить до змін внутрішньоклітинних біоенергетичних процесів, що виражається в інтенсивності генерування енергії. Проведені дослідження можуть бути доказом адаптивних перебудов обміну речовин, спрямованих на виживання риб в умовах токсикозу, спричиненого гербіцидами. Підвищення активності катаболічних ферментів може забезпечувати вихідними субстратами анаболічні процеси, енергією – адаптацію гідробіонтів до дії токсикантів або виведення останніх чи їх метаболітів з організму риб. Виходячи з вищезазначеного можна стверджувати існування більш згубного вплив гербіцидного токсикозу на двохрічок товстолобика порівняно з коропом.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 116-117.

УДК 577.112:597

М. Г. Малік*, Р. О. Новіцький*, В. С. Недзвецький*, О.В.Сухаренко**

*Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара,
Дніпропетровськ, Україна, malik-arina@yandex.ru,
**Керченський державний морський технологічний університет, Керч, Україна

USE OF SPECIFIC CYTOSKELETON PROTEIN
IN MODERN ICHTHYOTOXICOLOGICAL STUDIES

M. G. Malik*, R. О. Novitsky*, V. S. Nedzvetskii*, H. V. Sukharenko**

*Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine, malik-marina@yandex.ru,
**Kerch State Sea Technology University, Kerch, Ukraine

У сучасних умовах практично всі живі організми знаходяться під впливом несприятливих антропогенних факторів. Промислові стічні води, викиди хімічних виробництв руйнують біоценози. При цьому зміни у біологічних системах проявляються на різних рівнях організації (молекулярному, клітинному, організмовому та популяційному). Зміни на молекулярному рівні (молекулярні перебудови) – основа патогенетичних процесів.

Для оцінки змін, які відбулися у водних екосистемах внаслідок антропогенного впливу, актуальним постає питання, пов’язане з обранням характеристик, здатних адекватно відображати стан процесів у водному середовищі. Хімічні показники, які зазвичай використовуються як головні параметри, не завжди можуть надати вичерпну інформацію про токсичність середовища у природних умовах, не враховують кумулятивні, синергічні або антагоністичні ефекти декількох забруднювачів, продуктів їх трансформації та взаємодії з природними речовинами і тому не можуть бути надійною основою для прогнозування біологічних наслідків впливу різних полютантів на природні комплекси. В іхтіотоксикології особливу актуальність набувають дослідження специфічних молекулярних маркерів, що оцінюють функціональний стан живих клітин і організмів у цілому. Вивчення таких маркерів, що адекватно відображають метаболічні порушення, дозволить оцінити шкідливі ефекти токсикантів і розробити заходи ефективного захисту від їх впливу.

Клітини нервової тканини (астроцити) надзвичайно чутливі до дії шкідливих факторів. Вони мають особливі фізіологічні та метаболічні можливості, життєво необхідні для підтримання гомеостазу мозку тварин. Пошкодження різного походження, хімічної або фізичної природи призводять до виникнення астрогліозу – характерної реактивної відповіді астроцитів на ушкодження. Астрогліоз завжди супроводжується підвищеним синтезом цитоскелетного компоненту астроцитів – гліально фібриллярного кислого білку (ГФКБ), який на сьогодні визнаний надійним специфічним маркером астроцитів.

Мета роботи – визначити стан проміжних філаментів астроцитів у мозку плітки звичайної (Rutilus rutilus), краснопірки звичайної (Scardinius erythrophthalmus) та бичка-пісочника (Neogobius fluviatilis) із забрудненої ділянки р. Самара (скиди хімічних, металургійних підприємств, забруднені стоки) та умовно чистої акваторії р. Ворскла (іхтіологічний заказник). При проведенні токсикологічних досліджень стану популяції риб були застосовані наступні методи: фракціонування специфічних білків цитоскелету, електрофорез та імуноблотинг.

У мозку риб із забрудненого регіону визначені всі ознаки астрогліозу. Вміст ГФКБ був значно вищим (на 72–95 %) ніж у мозку риб з умовно чистого регіону. Підвищення вмісту ГФКБ супроводжувалось не лише зростанням вмісту інтактного поліпептиду 49 кДа, а також появою фрагментів ГФКБ із меншою молекулярною масою. Підвищення вмісту цих деградованих поліпептидів ГФКБ було найбільшим у придонного бичка-пісочника (N. fluviаtilis). Надмірно високий ступінь деградації може бути наслідком накопичення у донних відкладах ріки Самара групи токсичних водонерозчинних полютантів.

Швидка реакція астроцитів – важлива частина клітинної відповіді ЦНС на різноманітні за природою пошкодження. Ця відповідь характеризується надмірним рівнем експресії ГФКБ, проліферації та диференціації астроцитів. Отримані результати імуноблотингу свідчать, що токсичні речовини індукують реорганізацію проміжних філаментів астроглії (особливо у бичка-пісочника). Відомо, що цитоскелетні перебудови супроводжуються ферментативним протеолізом, активацією синтезу ГФКБ і зростанням вмісту деградованих поліпептидів. Таким чином, визначені зміни вказують на активацію цитоскелетних перебудов у нервовій системі та супроводжуються реактивною відповіддю гліальних клітин мозку на дію несприятливих факторів.

Враховуючи факт, що астроцити відіграють головну роль у захисті нервових клітин від фізичних і метаболічних ушкоджень, отримані результати про реактивний астрогліоз у мозку риб забрудненої акваторії ріки Самара вказують на певний ступінь адаптації клітин нервової системи до несприятливих умов. Вміст кінцевих продуктів перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) у тканині мозку після впливу розчинників показав характерні риси розвитку окисного стресу. Показники окисного стресу та цитоскелетних змін мали високий коефіцієнт кореляції (r = 0,79) між групами із р. Самара і р. Ворскла.

Отримані результати переконливо свідчать, що виявлені нами цитоскелетні перебудови відображують наслідки комплексної дії несприятливих чинників антропогенного походження. Це дає підставу розглядати ГФКБ як надійний і достовірний маркер токсичного впливу промислових забруднювачів на гідробіонтів, а також виявити шкідливі ефекти на ранніх етапах антропогенного впливу на екосистеми та розробити вчасні заходи компенсації патогенетичних порушень.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 114-116.

УДК 577.121:574.6

В. А. Коваль

Черниговский государственный педагогический университет им. Т. Г. Шевченка,
Чернигов, Украина. kovalchernigov@gmail.com

THE CHANGING OF BIOCHEMICAL PARAMETERS OF CARP
UNDER THE INFLUENCE OF HIGHER CONCENTRATIONS
OF AMMONIA

V. O. Koval’

T. G. Shevchenko Chernihiv State Pedagogical University,
Chernihiv, Ukraine, kovalchernigov@gmail.com

Применение физиолого-биохимических показателей гидробионтов для контроля качества водной среды позволяет выявлять многочисленные реакции организма в ответ на воздействие небольших концентраций токсикантов задолго до наступления выраженных признаков отравления и гибели рыб. Особенно уязвимы рыбы становятся в неблагоприятные периоды своего жизненного цикла, в частности, в процессе зимнего голодания.

Цель нашего исследования – оценить влияние аммиака на показатели энергетического и углеводного обмена двухлеток карпа в условиях зимнего голодания.

Объектом исследования был карп чешуйчатый (Cyprinuscarpio Linnaeus, 1758), массой 200–250 г (двухлетки). Эксперимент по влиянию токсической нагрузки проводился в лабораторных условиях в 200-литровых аквариумах с отстоянной водопроводной водой (рыбу размещали из расчета 40 л воды на один экземпляр), при стандартном газовом и гидрохимическом режиме. Температура воды поддерживалось в зависимости от сезона. Концентрацию токсиканта, соответствующую двум рыбохозяйственным ПДК, создавали путем внесения расчетного количества буферной смеси NH₄OH+NH₄Cl. Период акклиматизации составлял 14 суток.

Для определения уровня активностей ферментов энергетического обмена исследовали глюкозо-6-фосфатфатдегидрогеназную, лактатдегидрогеназную активность в цитоплазма­тичес­кой фракции печени и белых мышц, а сукцинатдегидрогеназную – в митохондриальной фракции этих же тканей. Про углеводный обмен судили, исследуя активность ферментов необратимых стадий глюконеогенеза – фруктозо-1,6-дифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы. Содержание a-кетокислот (a-кетоглутарата, пирувата и щавелевоуксусной кислоты) определяли по методике Лисняка (Лисняк, 1981), содержание белка – по методу Лоури (Lowry, 1951).

Исследования показали, что аммиак в концентрации 2 ПДК по-разному влияет на активность ферментов энергетического обмена в период зимнего голодания. Активность глюкозо-6-фосфатфатдегидрогеназы в печени и белой мускулатуре составляет 146 и 133 % в сравнении с контролем. Аналогичная картина наблюдается и при изучении активности фермента анаэробного метаболизма. В печени активность лактатдегидрогеназы увеличивается в 2,4 раза (контроль – 0,53±0,02 против 1,30±0,15 мкмоль NAD/мг белка за 1 мин. в эксперименте). В мышцах изменения составляют 1,6 раза (контроль – 0,63±0,04 против 1,04±0,20 мкмоль NAD/мг белка за 1 мин. в эксперименте). Противоположное действие аммиак оказывает на активность сукцинат­дегидрогеназы, одного из ферментов цикла трикарбоновых кислот. В печени угнетение активности данного фермента происходит на 43 % (контроль – 8,05±0,05 против 4,65±0,22 нмоль сукцината/мг белка за 1 мин. в эксперименте), а в белой мускулатуре на – 52 % (контроль – 6,10±0,14 против 2,95±0,03 нмоль сукцината/мг белка за 1мин. в эксперименте).

В зимний период одним из важных путей поддержания внутреннего гомеостаза является глюконеогенез. Изменение активности ферментов данного процесса наблюдается при действии аммиака. Активность фруктозо-1,6-дифосфатазы возрастает на 50 % в печени и на 27 % в мышечной ткани. Повышение активности глюкозо-6-фосфатазы зафиксировано и в печени, и в белой мускулатуре карпа во время зимовки.

Под действием повышенной концентрации аммиака, который находился в водной среде, исследовали содержание a-кетоглутаровой, пировиноградной и щавелевоуксусной кислот (табл.). В эксперименте установлено, что содержание a-кетоглутаровой и щавелевоуксусной кислот в экспериментальной группе рыб имело незначительные тенденции к повышению. Лишь изменения содержания пирувата были достоверны: в печени увеличение показателей на 35 %, а в белых мышцах – на 24 % (p > 0,05).

Таблица. Содержание a-кетокислот в тканях карпа
при повышенной концентрации аммиака в воде (M±m; n = 5)

Анализ полученных результатов показал, что при действии повышенных концентраций аммиака в тканях карпа происходят незначительные изменения в содержании a-кетоглутаровой и щавелевоуксусной кислот, а также ингибирование активности сукцинатдегидрогеназы. Кроме того, увеличивается активность ферментов: глюкозо-6-фосфатфатдегидрогеназы, лактатдегидро­геназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы, глюкозо-6-фосфатазы. Повышение содержания a-кетокислот в тканях карпа можно объяснить окислением белков и аминокислот, энергия которых используется в процессах адаптации к действию аммиака. Следует отметить, что в зимний период затраты энергии у рыб незначительны, поэтому основными путями адаптации карпа к токсическим условиям будут гликолиз и глюконеогенез.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 113-114.

УДК 639.311.043.2

В. О. Коваленко

Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Україна

INFLUENCE OF WATER LEVEL ON FISH CAPACITY OF POND

V. O. Kovalenco

NationalUniversity of Biological Resources and Nature Management of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Вода – середовище існування риб. Тому при оцінці впливу пов’язаних із водою факторів на результати ставового рибництва враховують, що вона повинна мати фізико-хімічні характе­ристики, які забезпечували б оптимальні умови існування риби та інших мешканців ставу. Великого значення якості ставової води при вирощуванні риби надавали Ф. М. Суховерхов (1953) і В. А. Мовчан (1973), які оцінювали якість ставу як рибоводного угіддя за вмістом розчиненого у воді кисню та наявністю біогенних елементів, необхідних для формування кормової бази. Однак, не лише якість води відіграє значну роль при вирощуванні риби у ставах. Так, Н. М. Харитонова (1973), вбачаючи тісний зв’язок між якісними та кількісними характеристиками води, вважала, що рибопродуктивність у великій мірі залежить не тільки від хімічного складу води у ставі, а й від його глибини, тобто від величини об’єму води, який приходиться на одиницю площі водного дзеркала. Взаємозв’язок глибини ставу з його водним об’ємом дає підставу для розгляду цього фактора, як одного з показників рівня водозабезпечення.

Із розвитком інтенсивних методів ставового рибництва рівень водозабезпечення ставів почали оцінювати не лише через ступінь заповнення їхнього геометричного об’єму водою, а й за допомогою гідрологічного показника води – проточності або водообміну. Г. Й. Шпет, Н. М. Харитонова і Г. П. Кубишкін (1975) провели гідрологічні дослідження ставів для оптимізації витрат води на одиницю вирощуваної рибопродукції з метою економного водокористування в умовах дефіциту прісної води в Україні. На підставі результатів досліджень вони рекомендували подачу води у стави, де вирощують коропа за інтенсивною технологією, у межах 2–3 л/с з розрахунку на 1 га площі, що, залежно від глибини ставу та тривалості вегетаційного сезону, відповідає 50–90-добовому водообміну. Такий рівень водозабезпечення, на їх думку, повинен компенсувати витрати ставової води на фільтрацію та випаровування, сприяючи створенню умов для інтенсивного розвитку кормових організмів і підтриманню оптимального вмісту розчиненого у воді кисню. Г. Й. Шпет і Н. М. Харитонова (1975) у запропонованій ними системі бонітування ставів, придаючи надзвичайно великого значення водообміну, включили до бонітувальної шкали для оцінки коропових ставів відразу два показники: можливість регулювання водообміну та величину водообміну. Якщо перший показник носить дещо суб’єктивний характер, то другий має конкретне визначення. Оптимальна величина водообміну пропонується цими вченими в межах 21–60 діб. Прискорення водообміну (частіше, ніж за 15 діб) або його уповільнення (рідше, ніж за 60 діб), на думку згаданих авторів знижує рибопродуктивність ставу на 10 %. Заміна води частіше, ніж за 10–15 діб, негативно впливає на рибопродуктивність через уповільнення процесів життєдіяльності бактерій та неможливість створити умови для інтенсивного розвитку фітопланктону (“цвітіння” води). В умовах обмеженого водообміну ставів погіршується якісний склад фітопланктону та відбувається перебудова його таксономічної структури. Зростання концентрації органічних речовин у воді ставу веде до того, що домінування дрібноклітинних хлорококкових змінюється обмеженою кількістю видів колоніальних синьо-зелених водоростей.

Для всіх зон рибництва пропонується оптимальний рівень водообміну у межах 15–20 діб, а мінімальна величина подачі води у стави 2–3 л/с на 1 га площі з урахуванням витрат на випаровування та фільтрацію. У виробничих умовах більшості ставових рибних господарств України ці вимоги буває дуже важко задовольнити внаслідок відсутності надійного джерела водопостачання (наприклад, для ставів, які живляться виключно атмосферною вологою) або через високі витрати на водозабезпечення.

Відсутність поправок до нормативів технології вирощування товарної риби у ставах у полікультурі за умов випасного утримання при обмеженому рівні водозабезпечення надала актуальності питанню проведення відповідних досліджень у 1995–2004 рр. на базі нагульних ставів ВАТ «Донрибкомбінат» (Донецька область). Із метою вивчення впливу фактору водозабезпечення на рибопродуктивні показники ставу проведене експериментальне вирощування товарної риби у виробничих нагульних ставах з обмеженим рівнем водозабезпечення. Дослідним матеріалом були короп, білий і строкатий товстолобики, білий амур у віці два та три роки. Рівень водозабезпечення кожного ставу у вегетаційному сезоні оцінювали за відповідністю фактичної середньої глибини та інтенсивності водообміну до технічних норм, визначених для нагульних ставів зони Північного Степу України. Для характеристики водозабезпечення експериментальних ставів було складено баланс води та зроблено розрахунки водообміну для кожного ставу.

При статистичній обробці матеріалів досліджень (n = 50) встановлено, що середня глибина ставу за вегетаційний період мала тісний прямий зв’язок із рибопродуктивністю білого товстолобика (r = 0,71). Цей фактор також позитивно впливає на величину рибопродуктивності строкатого товстолобика (r = 0,34) та по коропа (r = 0,29). У зв’язку з цим рекомендується враховувати очікуваний рівень водозабезпечення ставів протягом вегетаційного періоду при плануванні процесу вирощування товарної риби.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 111-112.

УДК 597.551.2:577.34+621.31(477)

О. П. Кирилюк

Інститут гідробіології НАН України, Київ, Україна, hydrobiolog@igb.bc.com.ua

MORPHO-ECOLOGICAL STRUCTURE OF THE BLICCA BJOERKNA (CYPRINIDAE) POPULATION IN THE BASIN-COOLER
OF CHORNOBYL NPP

O. P. Kyrylyuk

Institute of Hydrobiology, NAS of Ukraine, Kyiv,Ukraine, hydrobiolog@igb.bc.com.ua

Серед численних антропогенних чинників, які суттєво впливають на екосистеми водойм у цілому та на популяції риб зокрема, найважливішими є теплове та радіаційне забруднення. Вплив теплового фактора на біоту водойм, на відміну від радіаційного, вивчений повніше (Кучурганский лиман-охладитель …, 1973; Влияние тепловых электростанций …, 1974; Теплоэнергетика и окружающая среда, 1984 тощо). Водночас питання комплексної дії теплового та радіаційного факторів на структурно-функціональний стан популяцій риб вивчені недостатньо. Особливо гостро ці питання постали після аварії на Чорнобильській АЕС.

Дослідження віддалених наслідків радіаційного та теплового навантаження на біологічну структуру риб водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС проводили у 1998–1999 рр. Матеріал зібраний ставними сітками з використанням стандартних іхтіологічних методик (Чугунова, 1959; Правдин, 1966).

Іхтіофауна водойми-охолоджувача була сформована з місцевих риб р. Прип’ять, а також штучно вселених цінних порід риб (білого та строкатого товстолоба, білого амура, канального сомика, форелі, буффало) з метою подальшого їх вирощування у сітчастих садках. За даними П. С. Вовка та В. Е. Простантинова (1997) видовий склад риб водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС нараховував близько 35 видів риб. У сітних і неводних контрольних уловах за 1991–1995 рр. плоскирка займала перше місце та становила 23,3 % від усього улова. У період наших досліджень плоскирка також домінувала. У контрольних уловах ставними сітками з вічком 30–75 мм зустрічалась плоскирка довжиною 10–29 см і масою тіла 19–534 г. Її середня довжина та маса тіла дорівнювали відповідно 21 см і 265,8 г. Середні розмірно-вагові показники у самок були дещо більшими, ніж у самців: у самців середня довжина – 15,8 см, маса – 265,0 г, а у самок – 23,5 см і 335 г відповідно. Найчастіше зустрічалися самки плоскирки довжиною 25–27 см і масою 350–400 г. В уловах зустрічались особини віком 2–9 років, що характерно для данного виду та свідчить про відсутність елімінації риб старших вікових груп.

Найчисельнішими серед самців були трирічки, а серед самок – п’яти-, шести- та семирічки, які становили більше половини всіх проаналізованих риб. Співвідношення статей у нерестовому стаді плоскирки (самці : самки) було 1 : 2. Самці старше шести років не зустрічалися та були представлені головним чином дво-, три- та чотирирічками. Середні величини довжини та маси тіла в кожній віковій групі наводяться в таблиці 1. За нашими даними, плоскирка у віці двох років досягає середньої довжини тіла 11,4 см, трьох – 16,1 см, чотирьох – 20,9 см, п’яти – 24,5 см, шести – 25,2 см, семи – 26,1 см, восьми – 26,7 см, дев’яти – 27,4 см, маса тіла – 25,1, 113,1, 226,5, 323,0, 336,8, 417,9, 465,7 і 480,6 г відповідно.

Таблиця 1. Динаміка довжини тіла та ваги плоскирки
водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС, 1999 р.

Таблиця 2. Динаміка лінійних розмірів (см) плоскирки різних водойм України

Вгодованість плоскирки як за Фультоном, так і за Кларк була високою та дорівнювала в середньому 2,35 і 2,00 відповідно.

Популяція плоскирки водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС характеризується значним темпом лінійного та вагового росту. Найінтенсивніший лінійний ріст плоскирки спостерігався на третьому–четвертому роках життя, а ваговий – на четвертому–п’ятому році. Прирости довжини коливалися від 3,6 до 4,8 см, а маси тіла – від 96,5 до 113,4 г. Приріст риб старшого віку був відносно низьким. У кожному віковому класі коливання довжини та маси тіла самців і самок плоскирки досягали значних величин, особливо в молодших вікових групах.

Порівняльний аналіз лінійного та вагового росту плоскирки з різних водойм і водотоків показав (табл. 2, 3), що плоскирки водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС ростуть краще, ніж у інших водоймах. Наприклад, у р. Прип’ять (Пенязь, 1973), верхів’ї р. Дніпро (Жуков, 1965), пониззі Південного Буга (Щербуха, 1969) та Київського водосховища (Кирилюк, 2006). У подібних температурних умовах чорнобильська плоскирка росте також краще, ніж плоскирка у Кучурганському лимані-охолоджувачі (Кучурганський лиман–охладитель Молдавской ГРЕС, 1973) і майже однаково з плоскиркою р. Сіверський Донець у зоні скиду підігрітих вод Луганської ГРЕС (Щербуха, 1971).

Таблиця 3. Динаміка маси тіла (г) плоскирки різних водойм України

Таким чином, морфоекологічна структура популяції плоскирки водойми-охолоджувача Чорнобильської АЕС характеризується значними темпами лінійного та вагового росту, а також притаманною для данного виду віковою структурою.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 109-111.

/pp align=»center»А. Я. Щербуха, 1969

УДК 574.66:579.68

И. Ю. Киреева

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина

ECOLOGICAL CHARACTERISTIC
OF SOME MICROORGANISM GROUPS IN THE FISH FARM PONDS

I. Y. Kireeva

National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Важной задачей водной микробиологии является изучение структуры и функционирования сообществ (биоценозов) водных микроорганизмов; установление закономерных соотношений численностей видов в этих сообществах. Соотношение численности и биомасс разных видов бактерий подчиняется определенным правилам, а видовая структура сообщества меняется в процессе его развития (сукцессии) и под действием различных факторов, связанных с хозяйственной деятельностью человека. При исследовании водных экосистем открывается возможность количественного анализа круговорота вещества в них и изменений потока энергии при переходе с одного пищевого уровня на другой. Такой продукционно-энергетический подход на популяционном и биоценотическом уровнях позволяет сравнивать различия в ходе круговоротов веществ в в водоемах с разным уровнем антропогенной нагрузки. Основные этапы круговорота вещества и потока энергии хорошо известны для пресноводных экосистем, как и роль бактериальных ферментов в процессах самоочищения водоемов. В рыбохозяйственных водоемах (прудах) бактериальная активность зависит от количества органического вещества, которое связано с технологией выращивания рыбы и достигает особенно больших величин при искусственном кормлении рыбы, когда в водоемах скапливается большое количество несъеденных кормов и ухудшается экологическая обстановка. Поэтому показателем начальной стадии минерализации органических соединений могут служить количественные данные по различным физиологическим группам микроорганизмов, зависящие от типа водоема и уровня антропогенной нагрузки на него.

Объект исследования – выростные пруды в Астраханской области с интенсивной (кормление) и органической (без кормления) технологией выращивания рыбы в поликультуре при уплотненных посадках. Контроль – вода источника водоснабжения (водоподающий канал). Цель исследования – анализ динамики численности бактерий, участвующих в круговороте азота и бактерий, разлагающих белки, жиры и углеводы в рыбохозяйственных водоемах с разным уровнем антропогенной нагрузки.

Для количественного учета бактерий использовали питательные среды: 1 % пептонная вода (аммонификаторы), среда Виноградского (нитрификаторы первой фазы), среда Гильтая (денитрификаторы), казеиновый агар (протеолитические), крахмальный агар (амилолитические), среда Селибера с бром-тимол-блау (липолитические).

Анализ полученных результатов показал, что группа аммонифицирующих бактерий преобладала среди микроорганизмов, осуществляющих круговорот азота (табл. 1). При этом мини­мальная численность аммонификаторов наблюдалась в водоподающем канале – 12,3 тыс. кл./мл в начале вегетационного периода. В прудах их количество выражалось близкими величинами 18,3 (без кормления) и 32,2 тыс. кл./мл (интенсивное кормление). По мере прогревания воды и наращивания интенсивности рыбоводного процесса число аммонификаторов достигло максимума в конце вегетационного сезона, превысив исходные показатели в 10–15 раз.

Таблица. Численность бактерий, участвующих в круговороте азота
в воде обследованных водоемов

Динамика численности денитрифицирующих бактерий характеризовалась одновершинной кривой, пик которой наблюдался в начале августа и совпадал с наибольшей биохимической активностью этой группы бактерий во всех изучаемых водоемах. Контрольный водоем отличался минимальным числом денитрификаторов: в среднем за сезон их количество не превысило 11,1 тыс. кл./мл, что в 1,8 раза меньше, чем в пруду без кормления рыбы и в 3,0 раза меньше, чем в пруду с кормлением. Анализ количества нитрифицирующих бактерий (первой фазы) выявил их максимальную численность только в начале сезона (июнь), что в среднем составило 300 кл./мл. Необходимо указать, что именно в этот период во всех водоемах были самые благоприятные кислородные условия, а как известно процесс нитрификации происходит только в кислородной зоне. К сентябрю количество нитрификаторов первой фазы снизилось на три порядка. Минимальная численность (1 кл./мл) отмечалась в контроле, в отдельные даты они вовсе отсутствовали. Среднесезонные показатели нитрификаторов в пруду с интенсивным кормлением рыбы не превысили 78 кл./мл, а без кормления – 100 кл./мл. К концу вегетационного периода численность нитрифицирующих бактерий закономерно снижалась, так как они являются показателями конечных стадий разложения органического азотсодержащего вещества. Кроме того, нами изучены количественные показатели групп микроорганизмов, разлагающих белки, углеводы и жиры.

Среди анализируемых групп бактерий доминировали амилолитические, в сезонной динамике которых четко прослеживались два пика: летний и осенний. Июньский пик пришелся на начало кормления рыбы, когда в прудах резко возросло количество углеводов, поступающих из комбикормов. Сентябрьский подъем численности совпал с накоплением в обследованных водоемах остатков несъеденных кормов, органического материала и отмирающего фитопланктона. Наибольшее количество бактерий, разлагающих углеводы, обнаружено в пруду с интенсивной технологией выращивания рыбы (260 тыс. кл./мл при минимуме 44,0 тыс. кл./мл). В пруду без кормления амилолитических бактерий было в среднем в 2,2 раза больше, чем в контроле. При этом динамика численности этой группы микроорганизмов в контроле характеризовалась одновершинной кривой с пиком в июле (26 тыс. кл./мл), когда отмечались максимальные температуры воды (+28°С). Преобладание амилолитических бактерий в воде обследованных водоемов можно объяснить большим содержанием углеводов в корме. Динамика количества протеолитических бактерий характеризовались наличием одного июльского пика. Кормовая нагрузка на водоем сопровождалась ростом числа микроорганизмов, разлагающих белки. В пруду без кормления рыбы их среднесезонный показатель составил 24,5 тыс. кл./мл, что в 3,2 раза меньше, чем в пруду с интенсивным кормлением. Диапазон колебаний количества протеолитических микроорганизмов в опытных прудах составил 13–36 и 20–125 тыс. кл./мл соответственно. В контроле обнаружено не более 12 тыс. кл./мл протеолитических бактерий, а их средний за сезон показатель не превысил 5,6 тыс. кл./мл, что меньше в 6 раз, чем в пруду с прикормом и в 14 раз, чем в пруду с интенсивным кормлением.

Самой малочисленной была группа липолитических бактерий, в динамике которой наблю­дался один пик, совпавший с периодом наибольшего прогревания воды. В контроле количество бактерий этой группы не превысило 2,3 тыс. кл./мл и в среднем за сезон составило 1,6 тыс. кл./мл. В пруду с кормлением численность липолитических микроорганизмов была максимальной (12 тыс. кл./мл), в среднем за сезон наблюдалось 7,6 тыс. кл./мл, что в 3 раза больше, чем в пруду без кормления. Наибольшая численность липолитических бактерий во всех изучаемых водоемах приходилась на середину лета – период максимальных температур воды. Общим для обследованных прудов являлось снижение численности бактерий, разлагающих белки, углеводы и жиры к концу периода вегетации.

Таким образом, усиление антропогенной нагрузки на водоем в виде интенсивного кормления рыбы приводит к увеличению численности групп аммонифицирующих, денитрифици­рующих и амилолитических бактерий при одновременном снижении численности нитрифи­каторов первой фазы, что свидетельствует об ухудшении микро­биологического режима, усилении гнилостных процессов и создании в таких водоемах условий для значительных потерь азота.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 107-109.

УДК 597:574

В. П. Иванчев*, Е. Ю. Иванчева*, В. Г. Терещенко**

*Окский государственный биосферный заповедник,
Брыкин Бор, Россия, EUIvancheva@mail.ru
**Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН,
Борок, Россия, tervlad@ibiw.yaroslavl.ru

INFLUENCE OF THE BOTTOMLAND DIMENSIONS
AND SPEED OF FLOW OF THE SMALL RIVER
ON SPECIES STRUCTURE OF FISH ASSEMBLAGE

V. P. Ivanchev*, E. J. Ivancheva*, V. G. Tereshchenko**

*Oka Biosphere Reserve, Brykin Bor, Russia, EUIvancheva@mail.ru
**Institute of Biology of Inland Waters, RAS, Borok, Russia, tervlad@ibiw.yaroslavl.ru

Ихтиофауна малых рек крайне слабо изучена. Вместе с тем, эти реки с одной стороны, испытывают наиболее сильное антропогенное воздействие, а с другой, они – места нереста и резерваты реофильных и редких видов рыб. Малые реки Рязанской области представляют собой удобный объект для решения ряда экологических задач поскольку по ее территории протекают реки Мещерской низменности, Средне-Русской возвышенности и Окско-Донской равнины.

Цель данной работы – выявление влияния размера поймы и скорости течения на видовую структуру рыбного населения малой реки. Материал по составу ихтиофауны малых рек Рязанской области и структуре уловов собран в 2002–2007 гг. Обследовано 16 рек Окского бассейна и 5 – Донского. Лов рыб проводили мальковой волокушей длиной 15 м (ячея 6,5 мм) на 3–4 станциях каждой реки, расположенных в верхнем, среднем и нижнем течениях. Отлов проводили на протяжении 500 м по руслу реки на каждой станции.

Для объективизации оценки относительного обилия вида принято следующее деление их по доле в улове: редкий вид – < 0,1 %, малочисленный – 0,1–1,0 %, обычный – 1,1–5,0 %, субдоминант – 5,1–10,0 %, доминант – >10 %, супердоминант – >50 % от общей численности улова. Анализ видовой структуры рыбного населения основан на интегральных индексах разнообразия и доминирования, доле в уловах рыб различных экологических групп; применяли метод главных компонент и кластерный анализ.

Проведенный анализ позволяет утверждать, что видовая структура рыбного населения малой реки в основном обусловлена рельефом водосборной территории и принадлежностью к тому или иному бассейну крупной реки. Рельеф определяет гидрологическое строение реки: величину поймы, уклон и ширину русла, которые влияют на скорость течения. Рассмотрим подробнее влияние на структуру рыбного населения малой реки размера поймы и скорости течения.

При узких неразвитых поймах (0,3 км и менее) в уловах превалируют мелкие короткоцикловые виды рыб. На участках со скоростью течения более 0,4 м/с в биотопах русел и перекатов доминируют виды реофильного (усатый голец, обыкновенный пескарь, елец, бычок-цуцик) и лимно-реофильного комплексов (уклейка), при скорости меньше 0,4 м/с в биотопах меандрированных русел, заливов и плесов – лимнофильного (горчак, верховка) и лимно-реофильного комплексов. Отмечена статистически достоверная связь (p < 0,01) между скоростью течения и долей реофильных видов (показатель корреляции по Спирмену r = 0,46).

При ширине поймы 0,4–0,8 км в уловах доминируют плотва и (или) окунь. Если скорость течения высока (биотопы русел и перекатов), то в доминирующий комплекс входят также виды реофильного и лимно-реофильного комплексов, а при низких скоростях течения (биотопы меандрированных русел, заливов и плесов) – лимнофильного комплекса.

На участках рек с широкой развитой поймой (0,8–1,0 км и более) доминируют длинноцикловые фитофильные виды (плотва, окунь, язь, лещ и др.), представленные в основном лимнофильной группой рыб в биотопах всех типов русел, заливов и плесов.

В итоге анализ всей имеющейся информации позволил выявить статистически достоверную (с 99 % вероятностью) связь между шириной поймы и долей длинноцикловых фитофильных видов (показатель корреляции по Спирмену r = 0,76).

Станции с узкой поймой, на которых доминировали мелкие короткоцикловые виды рыб, преобладали на Средне-Русской возвышенности. Участки со среднеразвитой поймой и присутствием в доминирующем комплексе помимо мелких видов также плотвы и (или) окуня были характерны для Окско-Донской равнины. А участки с широкой развитой поймой и присутствием в доминирующем комплексе длинноцикловых фитофильных видов – в Мещерской низменности (табл.).

Таблица. Состав доминирующего комплекса видов рыб малых рек
Средне-Русской возвышенности, Окско-Донской равнины и Мещерской низменности

Примечание: в скобках приведена частота встречаемости

Анализ показал наличие статистически достоверной связи (p < 0,01) между количеством биотопов и видовым разнообразием рыбного населения (показатель корреляции по Спирмену r = 0,7). На станциях рек Средне-Русской возвышенности разнообразие уловов рыб достоверно меньше, чем на станциях рек Окско-Донской равнины.

Результаты кластерного анализа показали, что малые реки Рязанской области по видовой структуре уловов объединяются в четыре кластера и отдельно стоящую от других реку. Первый кластер объединяет реки Окско-Донской равнины и рр. Истья и Трубеж, протекающие по Средне-Русской возвышенности, а второй – реки Мещерской низменности и рр. Мокрая Табола, Паника и Верда, протекающие по Средне-Русской возвышенности. Отдельными кластерами стоят реки, имеющие самые большие поймы (3) и реки, имеющие самые узкие поймы (4). Для рек первого и второго кластеров характерны развитые поймы, но скорость течения в реках первого кластера в целом выше, чем в реках второго. Доминирующий комплекс рыбного населения рек первой группы в различных сочетаниях формируют плотва, горчак, елец, пескарь и уклейка. Доминирующий комплекс рыбного населения рек второго кластера представлен в основном лимнофильными видами: верховкой, плотвой, горчаком и речным окунем. Вероятно, также, что пониженное содержание кислорода во многих мещерских реках не способствует развитию реофильных видов – оксифилов. Пра и Ушна – реки третьего кластера – имеют собственные самые развитые и длительно функционирующие поймы. В доминирующий комплекс этих рек входят густера, лещ и плотва. Четвертый кластер объединяет реки с узкой поймой, в доминирующем комплексе которых входят короткоцикловые видов рыб – уклейки и пескаря. Отдельно стоящее рыбное население р. Средник отличается доминированием усатого гольца, не характерного для других рек.

Работа выполнена при частичной поддержке гранта ОБН РАН по программе «Биологические ресурсы России».

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 105-107.

УДК 574.64:597.551.2:577.125

А. А. Жиденко, В. В. Кривопиша

Черниговский государственный педагогический университет им. Т. Г. Шевченко,
Чернигов, Украина, chgpu@chgpu.cn.ua

FORMING OF COMPENSATORY AND OFFENSIVE ADAPTATIONS
IN THE CARPS OF DIFFERENT AGES UNDER ADVERSE INFLUENCE
OF ECOLOGICAL FACTORS

A. A. Zhidenko, V. V. Krivopysha

T. G. Shevchenko State Pedagogical University of Chernigiv,
Chernigiv, Ukraine, chgpu@chgpu.cn.ua

Проблема устойчивости организма в изменяющихся условиях окружающей среды, его адаптаций к экологическим факторам остается одной из центральных в биологии. Еще в 1971 г. Г. Л. Шкорбатов дал определение адаптации как совокупности реакций биологической системы, поддерживающих ее функциональную устойчивость при изменении условий окружающей среды. Отдельные механизмы адаптации к действию токсичных веществ разработаны в трудах А. И. Путинцева (1981), Ф. С. Меерсона (1981), О. Ф. Филенко (1984), Б. А. Флерова (1989), Н. Д. Озернюка, (1992), В. В. Грубинко (2001) и др. Биохимические механизмы, определяющие качественное и количественное своеобразие метаболических функций организмов освещены в работах П. Хочачки и Д. Сомеро (1988, 2002). Они предложили рассматривать срочные ответы организмов и их структур на действие стрессовых факторов как компенсаторную адаптацию, которая осуществляется за счет физиолого-биохимических компонентов клеток в момент действия данного фактора. Длительные изменения, осуществляемые за счет активации генома и глубокой структурно-функциональной перестройки обмена веществ, определяют как наступательную (эксплуатативную) адаптацию, которая придает организмам в изменившихся условиях новые свойства и расширяет их функциональные возможности по сравнению с исходными состояниями и поэтому создает возможность активно использовать факторы среды. В. П. Гандзюра и В. В. Грубинко (2008) предложили каскадный принцип организации биохимической адаптации рыб к действию токсических веществ, суть которого заключается в том, что неблагоприятное действие в биосистемах вызывает недолговременный стимулирующий эффект, который чередуется с состоянием угнетения данной функции этой системы, а результирующий эффект действия фактора и ответа биологической системы на него является итогом взаимодействия процессов повреждения (деструкции) и компенсаторно-адаптивных реакций системы, которые протекают одновременно.

Цель нашего исследования – сравнение видов адаптаций в организме сеголеток и двулеток карпа при действии экологических факторов естественного и антропогенного происхождения.

На протяжении всего онтогенеза рыбы испытывают влияние изменяющейся многокомпонентной внешней среды (Горюнова, 1992) и на каждой стадии могут подвергаться экстремальным воздействиям (природным и искусственным). Одним из главных регуляторных факторов метаболизма и реализации биопотенции является температура среды обитания рыб (Романенко, Арсан, 1987). Чтобы учитывать вклад этого фактора в развитие токсикологических эффектов на метаболическом уровне, нами исследованы механизмы адаптивно-компенсаторных возможностей организма рыб на уровне энергетического обеспечения резистентности к неблагоприятным воздействиям.

На протяжении зимовки у сеголеток в ответ на действие низких температур и голодание возникает компенсаторный вид биохимической адаптации в виде синтеза кетоновых тел в качестве дополнительного источника энергии (Жиденко, 1990). Формирование компенсаторной адаптации у сеголеток происходит следующим образом. На сеголеток карпа действуют неблагоприятные абиотические факторы (низкие температуры и голодание), которые воспринимаются рецепторами и по афферентным путям приводят в возбуждение координированные медиаторную и гормональную системы, обеспечивающие физиологические адаптивные реакции живому организму в критических ситуациях, когда ему необходимо приспособиться к изменившимся условиям среды (Селье, 1982). В клетках и органах (на структурно-функциональном уровне) возникает ответная реакция в виде «аварийной» стадии, возросшая нагрузка на орган приводит к интенсификации функционирования структур, включается система энергообеспечения органов. Возрастает уровень функционирования определенных клеток, обеспечивающий срочный этап компенсаторной адаптации, причем только тех, вклад которых более существенен для выживания в данных условиях. Такая реакция не только предшествует развитию устойчивой долговременной адаптации, но и играет важную роль в ее формировании.

Метаболический регулятор энергетических ресурсов принимает участие не только в обеспечении срочной адаптации, но и приводит в действие другой, более сложный уровень регуляции: включаются нейрогуморальная и иммунно-метаболическая регуляторные системы организма. Они контролируют активность генетического аппарата клетки – определяют скорость синтеза нуклеиновых кислот и белков, необходимых для преодоления стрессовой ситуации. Организм приобретает дополнительные способности. В наших исследованиях – это синтез кетоновых тел в качестве дополнительного источника энергии для мозга у двухлеток карпа; это пример перехода компенсаторного вида адаптации в эксплуатативную. В октябре количество кетоновых тел в мышцах, печени и мозге двухлеток карпа в среднем в 10–20 раз больше, чем у сеголеток в тех же органах и в тех же условиях (табл). Организм приобретает новые благоприятные для него свойства, как бы заблаговременно готовит себя к действию зимнего голодания и низких температур.

Таблица. Содержание кетоновых тел (мкмоль/г ткани, M±m, n = 6)
в органах карпа разного возраста перед зимним голоданием

Примечание: * − различия достоверны

В отличие от действия обсуждаемых природных факторов, к влиянию токсикантов (фенол, тяжелые металлы, гербициды, аммиак и др.) организм рыб не имеет возможности подготовиться. Эти вещества, попадая в водоем, являясь чужеродными для гидробионтов, вызывают у них формирование компенсаторных ответных реакций, которые обеспечивают устойчивость организма к ксенобиотикам. Главный путь приспособления к токсикантам – отбор или осуществление генетической адаптации, зависящей от длительности действия антропогенного фактора (Гандзюра, Грубинко, 2008). Роль отбора в приспособлении к токсикантам показана Б. А. Флеровым (1971, 1983): уже первое поколение гуппи было в 5 раз более стойким к фенолу, чем предыдущее, а по отношению к полихлорпинену в 2,5 раза. В наших исследованиях формирование эксплуатативной адаптации при действии токсических веществ у карпа не выявлено в отличие от действия зимнего голодания, независимо от возраста рыб. У мальков и сеголеток одним из определяющих механизмов адаптации к органическим загрязнителям является включение их в пластический обмен, что подтверждается стабильными значениями содержания сухого вещества, величин индексов растянутости, сбитости, массивности, упитанности, в условиях низкой питательной активности рыб. Таким образом, формирование наступательной адаптации происходит при воздействии естественных факторов, а формирование компенсаторной адаптации возникает при действии факторов любой природы и зависит от физико-химических свойств токсических веществ, особенностей их проникновения в организм, длительности действия и возраста рыб.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 103-105.

UDC 597.552.5

R. Goradze

ЧЕРНОМОРСКАЯ КУМЖАSALMOTRUTTALABRAX.
СОСТОЯНИЕ, ОХРАНА, ВОССТАНОВЛЕНИЕ
И СТРАТЕГИЯ УПРАВЛЕНИЯ

Р. Горадзе

A salmon, a unique and precious phenomenon of the Black Sea and regional biodiversity has been under a constant anthropogenic pressure during the last two centuries. Though, in the living environment changed during the last 20 years, a danger of extinction was faced by the species as the result of unreasonable exploitation, which is primarily related to the processes occurring in the Black Sea such as eutrophication and degradation of ecosystems resulted from the pollution of water reservoirs, as well as surplus consumption of the biological resources and invasion of exotic species.

Protection, conservation, rehabilitation and management of salmon greatly depend on the economic, social and eco-educational successes which will be obtained by the Black Sea countries within the nearest future. To save the above-mentioned species it is necessary to unite the efforts of the Black Sea countries as well as the countries concerned with the above-mentioned problem, which was partially achieved (Helcrow, 2000 a, b; Горадзе, Гадаева, 2002; Горадзе и др., 2003; Goradze et al., 2003, 2004).

With the joint efforts taken by the Nature Protection Foundation GEF (Mee, 1996), European Union TACIS Black Sea Ecological Programme GEF/BSEP (Mee, Topping, 1998), Sal monologists from Georgian Marine Ecology and Fisheries Institute and International Nature Conservation Office of England (Halcrow, 2000a) as well as with our personal involvement and leadership (Горадзе и др. 2001) a project was carried out in 1999–2000 to elaborate “Black Sea Salmon Status and Biological Research, Conservation and Management Strategy”.

The state of the Black salmon was examined by comparing with Northern Kumja and its subspecies (Caspian salmon, Aral salmon), with relative species (trout of Sevani, Tabackhuri, Eizenami, Ohrid, Mediterranean regions). A retrospective critical analysis has been used based in XIX and XX centuries being related to salmon’s present area’s genesis, relationships, systematic state, taxonomical nomenclature, its biology and ecology.

Since 1990 there has been implemented the ichthyologic monitoring on illegal catching of salmon and trout (Goradze et al; 2004, 2005).

The Work provides a fundamental research of salmon status in the Black, Caspian and Aral Sea basins, its ecology, systematic character as well as origin. In particular, ecology of salmon and trout species, contemporary extension ranges in the Southern Sea basins.

As the result of limited spawning, surplus fish-catching indicator and unreasonable exploitation, regu­lation of river flows and hydro-construction activities, the supply of trout was radically reduced in the whole region, whereas a majority of migrant salmon stocks became totally extinct, their extension range being rather intervallic and limited (Кудерский, 1974; Оcинов, 1984, 1985; Цепкин, 1987; Lelek, 1987, 1988).

The work fundamentally explores systematic state of the Black, Caspian and Aral Sea salmon, trout and their cognate species on the basis of researching embryological, karyological, hematological, osteological and, immunological, immunological-serologic, ecological and bio-chemical genetics. The ways of originating salmon and trout species in Black, Caspian and Aral Sea Zoo-Geographical region were finally specified.

On the basis of comparison and critical analysis of our researches with large-scale informational materials it was proved that Black, Caspian and Aral Sea salmon and trout species have one common ancestor – Northern Kumja, which penetrated into the Southern Sea basins during the Valdai Ice Period from the water reservoirs near the glaciers located in the above-mentioned water reservoirs and water dividing lines of Baltic and White Seas. Despite a number of possible variants of salmon’s moving into Southern Seas from the NorthernSeas the ways and schemes presented by Kuderskii and Osinov seem to be more reliable. However, as it was noted by the authors as there existed a number of ways for Salmon’s penetrating into one and the same basin and the number of populations tested in various basins is not high, it is not justified to absolute the above-mentioned schemes and reject other alternative variants. A solid basis for systematic identification and regulation of taxonomic nomenclature for the Black Sea trout, as well as its cognate species and sub-species and relevant ecotypes was created.

The Article analyzes main direction of Black Sea Salmon Conservation, their rehabilitation ad management strategies, as well as chief principles and methods of implementation.

According to our latest studies and IUCN classification the salmon habiting under dangerous ecological and anthropogenic conditions of the Black Sea and related water reservoirs is granted with the status – category EN – AT DANGER, C criterion, indicating that salmon population consists of less than 2500 grown-up individuals suffering from 20 % reduction within 5 year, i.e. 2 generation period. On the basis of data from our long-term researches as well as our personal appeal, in pursuant with conclusion drawn by the Commission Determining Species at the Edge of Extinction within Georgian Science Academy, Black Sea Salmon was granted with the category EN – at the edge of extinction, with criterion Ald. A worrying state of the above-mentioned taxon is included is the Red List of Georgia (2006), as well as in the List of Red Books of all Black Sea and Black Seaside countries.

The Work explores the phases of salmon preservation, rehabilitation and conservation strategy, analyzing the reasons of reducing their supplies as well as results of conducted research.

Presented Article presents a program-conceptual structure for conservation, rehabilitation and future management of the Black Sea Salmon (adopted by the scientists from the countries concerned with the fate of the Black Sea Salmon), as well as aims, objectives, implementation methods and ways, possible financial sources, etc to implement the above-mentioned strategy. The Work also provides chief principles for elaborating implementation plan for management of the river appropriate for breeding salmon species, as well as basic principles, aims and objectives for implantation. The work also provides a management plan.

Fundamental study of contemporary status of the Black Sea Salmon and biology enables us to declare that with the purpose of increasing a supply and rehabilitation of the above-mentioned species maximal promotion and stimulation of natural reproduction of salmon, as well as protection of spawning population, living habitats and spawning rivers, improvement of their ecological conditions and functioning of other protective mechanisms will be more effective and efficient than a complex of reproductive measures taken down to the present down with the above-mentioned purpose.

Principal condition for conservation and rehabilitation of the Black Sea Salmon is recognition of natural reproduction as an overall priority in the water reservoirs of the Black Sea basin as a whole, application of all effective means, taking particular steps and creating special measures (ecological, ameliorative, economic, legal) for non-interruptive reproduction of Black Sea Salmon and exponential increase of its supply. Artificial reproduction is acceptable only in separate concrete cases, for reintroduction of sub-populations being at the edge of extinction dependent on conservation, as well as radically weakened and already extinct stocks of in the rivers appropriate for breeding salmon species. Natural reproduction is genetically most important and ecologically proved approach for the genetic fund of salmon and preservation of genetic balance (Дубинин, 1988; Goradze et al., 2005).

Implementation of management and monitoring of the rivers appropriate for breeding salmon species serves as a fundamental approach towards salmon strategy, principal aim of which considers preparation and further realization of implementation plan for management of separate rivers appropriate for breeding salmon species according to water reservoirs, as well as monitoring management efficiency. Natural reproduction and rehabilitation of salmon species will become possible by introducing nature protective systematic ecological measures and introduction of spawning-melioration and technical means.

To rehabilitate Black Sea salmon species and expand its aerial it is necessary to remove the impact of migration as well as physical barriers on the river and construction of fish passing ways. In relation to the above-mentioned the presented work provides reviews and photos reflecting biological, reconstructive, constructive and monitoring basis for latest and practically introduced fish passing ways. From various samples of stair type fish passing ways (Denial, Fatou, Chevron, Super-Active Baffles, Alaska) – we consider Super-Active fish passing way with bottom – resistance to be successful for the river of Eastern Black Seaside, which is highly effective for diadromous migrations for the representatives of salmon family.

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 100-102.