БИОТЕХНИКА УПРАВЛЕНИЯ РАЗМНОЖЕНИЕМ РЫБ В УСЛОВИЯХ ЗАВОДСКОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА
Промысловые запасы популяций лососевых рыб (атлан-тического лосося, кумжи, палии) на Северо-Западе России находятся на низком уровне, многие из них поддерживаются исключительно за счет искусственного заводского воспроизводства [1]. Практически ис-чезла балтийская популяция атлантического осетра [2]. При этом био-техника заводского воспроизводства лососевых существенно отлича-ется от применяемой для осетровых, например заготовкой зрелых про-изводителей и работой с ними на нерестилищах, отсутствием этапа биотехники выпуска молоди в водоем. В целом заводское воспроиз-водство популяций ценных видов рыб здесь значительно отстает по эффективности от других регионов страны, что вызывает необходи-мость совершенствовать его биотехнику, начиная с ее первых этапов – работы с производителями.
Цель работы – на основе анализа принципов структурно-функциональной организации центров интеграции биологических про-цессов, выполненного на модели исследований нейроэндокринной ре-гуляции размножения рыб [3], разработать систему управления этим процессом и усовершенствовать первый этап биотехники, как опреде-ляющий всю дальнейшую ее эффективность [4].
Материал и методика исследований. Работа выполнена на осет-ровых (осетр, севрюга, более 500 производителей) и костистых рыбах (карп, вобла, более 300). Результаты опытов и производственных ис-пытаний, проведенных на осетровых рыбоводных заводах нижней Волги и Дона, оценивали по рыбоводно-биологическим и физиологи-ческим показателям.
Результаты исследований и их обсуждение. Разработана система управления размножением промысловых рыб с любым сезоном нерес-та для внесезонного получения потомства с целью заводского воспро-изводства их природных популяций и круглогодичного товарного вы-ращивания [5]. Сущность этой системы заключается в стимуляции и торможении полового созревания производителей рыб путем сочета-ния комплексов экологических и гормональных воздействий. Для сти-муляции созревания производителей рыб впервые нами было предло-жено использовать рилизинг-факторы вентрального гипоталамуса (ри-лизинг-гормоны, либерины), синтетические аналоги которых широко используются с этой целью в мировой рыбоводной практике.
Для стимуляции созревания производителей разработан, усовер-шенствован и внедрен в осетроводство препарат изолированной пе-редней доли (ИПД) гипофиза [6] (рис. 1).
Гипофиз осетровых, вид сверху
а) осетр, белуга б) севрюга
Гипофиз осетровых на медиальном разрезе
Рис. 1. Схема строения гипофиза осетровых (средняя оптимальная
доза препарата – 30 мг/♀) и разделения его на переднюю и заднюю
доли гипофиза (соответственно (85±5) % и (15±5) % массы органа).
Препарат изолированной передней доли гипофиза (ИПД,
оптимальная доза – 25 мг/♀) повышает степень рыбоводного
использования самок, а препарат изолированной задней
доли гипофиза (доза – от 5 мг/♂) вызывает доброкачественное
созревание самцов.
Производственными проверками эффективности использования препарата ИПД на осетровых рыбоводных заводах нижней Волги и Дона доказано повышение степени рыбоводного использования произ-водителей в среднем на 15 %. Показано, что важнейшие показатели физиологического состояния производителей и потомства при исполь-
257
зовании препарата ИПД сохраняются в пределах нормы. В настоящее
время препарат наиболее широко применяется в виде глицериновой
вытяжки. С той же целью, включая экономию исходного препарата
гипофиза, разработан способ применения препарата изолированной
задней доли гипофиза [7]. Доказано, что этот препарат вызывает такое
же доброкачественное созревание самцов, как и гипофизарный. Таким
образом, оба этих естественных комплексных препарата, физиологиче-
ски адекватных собственному гипофизу рыб, позволяют максимально
возможно и безотходно повысить эффективность метода гипофизарных
инъекций – основного в отечественном рыбоводстве.
Для задержки полового созревания, предотвращения наступления
резорбции половых продуктов, сохранения рыбоводного качества и
повышения степени рыбоводного использования производителей
осетровых и костистых рыб разработан метод их длительной промыш-
ленной резервации в среде критической солености – 4–8 ‰, включая
растворы промышленной поваренной соли [8]. Производственная про-
верка метода доказала возможность резервации производителей сев-
рюги при нерестовых температурах в течение производственно необ-
ходимых сроков. Более того, нами установлено, что резервация рыб в
этой среде (резервировали более 350 производителей воблы в течение
55 суток) оказывает комплексный физиологический эффект – задержку
полового созревания и наступления резорбции на фоне длительного
сохранения благоприятного физиологического состояния организма,
выживаемости производителей. Действительно, как показывает пред-
варительный физиолого-биохимический анализ, в среде критической
солености потери в содержании гемоглобина и белка в сыворотке кро-
ви минимальны при максимальном удержании солей в крови и в поло-
стной жидкости, по-видимому, за счет оптимизации водно-солевого
баланса (рис. 2).
Процент живых самок
Сутки от начала опыта
1 – 5 ‰ (критическая соленость); 2 – 12 ‰; 3 – 3 ‰; 4 – контроль (речная вода)
Рис. 2. График выживаемости производителей воблы
в средах различной солености.
258
Разработанный метод резервации производителей может быть ши-роко использован для повышения эффективности рыбоводных работ в целом, поскольку давно известны эффекты усиления темпов роста и выживаемости молоди и производителей в этой среде [9, 10]. Растворы дешевой поваренной соли широко применимы на всех этапах биотех-ники, что позволяет внедрить многие современные биотехнические методы, например резервации и управления созреванием производите-лей, повышения выживаемости икры, личинок и молоди, усиления ее темпов роста.
Для внесезонного заводского воспроизводства природных популя-ций промысловых рыб, а также круглогодичного разведения их в аква-культуре разработан метод управления сроками и качеством размно-жения видов с разной сезонностью нереста [11].
Экологический принцип управления заключается в резервации производителей рыб в универсальной для разных видов «критической» солености при видоспецифических преднерестовых пороговых значе-ниях «сигнальных» факторов (температуры и освещенности) и в по-следующей стимуляции их созревания путем плавного перевода в комплекс нерестовых экологических условий (рис. 3).
Рис. 3. Принцип управления разведением и резервацией
промысловых рыб триадой ведущих экологических факторов:
сигнального (То, L) и филогенетического (‰) значения.
Например, резервацию весенненерестующих видов (объектов заво-дского воспроизводства) осуществляют при температуре на 1–2 0С ниже нижнего нерестового порога (для данного вида и расы) и затемнении, а резервацию осенненерестующих – на 1–2 0С выше верхнего нерестового порога и при адекватном фотопериоде. Эколого-физиологической осно-
259
вой способа является использование важнейших филогенетических адаптаций, связанных с сезонной сменой среды обитания проходных мигрантов в процессе их нерестовых миграций, в частности естествен-ная способность рыб к вынужденной задержке полового созревания при отсутствии сигнальной смены сезонных видоспецифических фак-торов. Указанные в настоящем способе экологические факторы, буду-чи равнозначными по своей гидрологической природе и по реакции организма на их воздействия, являются единым адекватным комплек-сом – триадой. Она определяет как сезонные физиологические циклы организма, так и оптимальный осмотический градиент между внешней и внутренней средами, т.е. физиологическое равновесие организма со средой.
Для внедрения предложенной биотехники и круглогодичного ры-боразведения, наконец для защиты продукции от загрязнений среды, разработана система замкнутого водоснабжения рыбоводных хозяйств (путем внесезонного гидрокондиционирования среды) на основе ново-го принципа управления (рис. 3) и на природно-промышленных прин-ципах инженерной экологии [12, 13] (рис. 4).
Принципиальная схема осетрового рыбоводного завода
Рис. 4. Схема дополнительного узла внесезонного водоснабжения
типового осетрового рыбоводного завода волжского типа
дополнительным участком гидрокондиционирования среды
(«Д↓↑») по новой биотехнологии: А – 1-й этап, береговое осадочное
хозяйство: а – земляные садки куринского типа, б – бетонные садки
Казанского, в – цех работы с производителями, включающий
бассейны Казанского с автономной рециркуляцией и холодильной
установкой каждый; Б – 2-й этап – цех инкубации, икра
с инкубационными аппаратами: г – осетрового типа системы
Юшенко, д – Вейса, для инкубации икры частиковых; В – 3-й этап,
бассейновый участок: е – бассейн ВНИРО, ж – Улановского,
з – пластиковые «шведского» типа; Г – 4-й этап, прудовое
хозяйство с выростными прудами (1–2 га); Д – предлагаемый участок
гидрокондиционирования (температура, состав среды, очистка);
I–II – циклы сезонных рыбоводных работ.
260
Сущность решения состоит в том, что водоснабжение рыбоводных хозяйств дополнительно обеспечивается системой полузаглубленных в грунт резервуаров-отстойников большого объема, позволяющих в изо-лированных от климата условиях впервые согласованно решить аль-тернативные объемозависимые проблемы энергозатрат и очистки воды (рис. 5).
Рис. 5. Схема системы водоснабжения рыбоводных
хозяйств (по патенту на изобретение РФ № 2400975).
Система включает: 1 и 2 – резервуары-отстойники, частично
заглубленные в грунт; 3 – проходы, сообщающие резервуары-отстойники
1 и 2 с помещениями строительной конструкции; 4 и 5 – рыбоводные
бассейны; 6 – вспомогательные средства водоподготовки;
7 – системы трубопроводов подачи воды из резервуаров в рыбоводные
бассейны; 8 – системы трубопроводов возврата воды из рыбоводных
бассейнов в резервуары; 9 – насосы и вентили на трубопроводах 7 и 8;
10 – конечные распылительные насадки на трубопроводах 8;
11 – средства аэрации и физико-химической обработки воды
на трубопроводах 8; 12 – центральные водозаборные трубки на
трубопроводах 7; 13 – устройства автоматического вертикального
перемещения оголовков центральных водозаборных трубок
с датчиками качества воды на трубопроводах 7.
Основной принцип эксплуатации системы заключается в заполне-нии одного резервуара-кондиционера «холодной» водой (3–7 0С), а другого – «теплой» (9–15 0С) в соответствующие сезоны года и водо-снабжении ими наземных рыбоводных бассейнов по системе замкну-той циркуляции воды. В серии опытов в полузаглубленном открытом бетонном бункере (10 м3) нами выявлены и использованы большие потенциальные возможности термостатирования и естественной меха-нической очистки в такой системе. Технико-экономическими расчетами показано, что с увеличением объема резервуаров-гидрокондиционеров (поскольку в ней управляем и состав среды) пропорционально возраста-ет продуктивность системы и снижается ее удельная себестоимость
261
при сохранении максимальной надежности. Обсуждая изложенное, можно заключить, что повысить численность популяций лососевых рыб и спасти осетровых, прежде всего ладожскую популяцию балтий-ского осетра [2], можно только с помощью искусственного заводского воспроизводства, о чем свидетельствует весь международный опыт. Для этого нам необходимо выпускать в естественные водоемы не ме-нее 150 тыс. штук молоди лосося и до 100 тыс. штук молоди осетра средней массой более 20 г. Заводское бассейновое выращивание моло-ди лососевых проводится только при речном водоснабжении. Отсутст-вие средств терморегуляции и управления составом и качеством среды при ограниченных выростных площадях большинства существующих рыбоводных заводов не позволяет выращивать необходимое количест-во крупного посадочного материала. Строительство новых современ-ных рыбоводных заводов требует больших и длительных капитало-вложений и не окупается. Международный опыт показывает, что по-высить эффективность заводского воспроизводства возможно только оптимизацией условий выращивания молоди на всех этапах биотехни-ки путем использования установок замкнутого водоснабжения (УЗВ) как основного надежного средства управления только лишь темпера-турой среды. При этом использование западных разработок на сущест-вующих у нас типовых рыбоводных заводах малоэффективно из-за высоких требований к качеству (надежности) обеспечения и (или) тре-бует коренной технической реконструкции, сравнимой со строитель-ством нового завода. Актуальность использования УЗВ на рыбоводных заводах прогрессивно возрастает из-за необходимости формирования и содержания здесь маточных стад, поскольку даже естественные попу-ляции лосося уже не всегда обеспечивают необходимое количество производителей для сбора икры.
Заключение. Можно заключить, что в основу всей описанной сис-темы заложен принцип оптимизации комплексных экологических и гормональных воздействий. В связи с включением комплекса естест-венных ресурсов в ее биотехнологический цикл, который выводится таким образом на внесезонный уровень, постулируется необходимость введения правового статуса «природно-промышленного комплекса» для рыбоводных заводов и предлагается разработка научно-методических основ их создания и использования. Такие природно-промышленные рыбоводные комплексы как важнейшие индустриаль-ные составляющие должны входить в систему рационального рыбохо-зяйственного природопользования. Вся биотехника воспроизводства рыбных запасов (важнейших, трудно возобновляемых биологических ресурсов) природно-промышленными рыбоводными комплексами должна быть основана на индустриальных принципах инженерной экологии. При этом каждое из звеньев воспроизводственного цикла, как и система в целом, должны быть заинтересованы и ответственны за конечный итог воспроизводства – эффективность промыслового возврата, соответствующую продуктивности водоема.
П.Е. ГАРЛОВ, Б.С. БУГРИМОВ
Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
В.П. ШВЕДОВ
Федеральное агентство по рыболовству, ФГНУ «ГосНИОРХ»
г. Санкт-Петербург, Россия, 236022
Смотрите также