Способ повышения терморезистентности стандартной молоди осетровых рыб


Задачей заявленного изобретения является получение жизнестойкого потомства, повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых, а также оптимизация технологии товарной аквакультуры.


Поставленная задача решается при применении способа повышения терморезистентности стандартной молоди осетровых рыб, основанного на воздействии внешнего фактора переменной природы, на эмбрионы рыб на стадии органогенеза воздействуют модулированным лазерным излучением ближней инфракрасной области спектра с плотностью мощности излучения P = (2,9 ± 0,02) мВт/см2 и частотой модуляции 50 Гц, время облучения 30–90 с.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Увлажненную оплодотворенную икру возвратного гибрида бестера (стерлядь × бестер (F1)) на стадии органогенеза подвергают воздействию поляризованного лазерного излучения. Облучение осуществляют с помощью аппарата лазерного терапевтического «Сенс815», созданного на базе полупроводникового лазера. Излучение лазера расфокусируют линзой с фокусным расстоянием f, равным 18 мм, таким образом, чтобы размер светового пятна соответствовал размеру монослоя облучаемой икры. Технические характеристики аппарата «Сенс815» обеспечивают возможность воздействия лазерным излучением в непрерывном (частота модуляции F = 0 Гц) и модулированном режимах при частоте модуляции 1, 2, 5, 10, 50 Гц. Плотность мощности (в мВт/см2) воздействующего на монослой лазерного излучения определяют по формуле P = W / S, где W – средняя мощность лазерного излучения, мВт; S – площадь светового пятна на уровне монослоя икры, см2.
При воздействии лазерным излучением в непрерывном режиме и режиме модуляции средняя мощность излучения W составляет (250 ± 5) мВт. Выравнивание средней мощности излучения для указанных режимов воздействия осуществляют с панели управления аппаратом путем регулировки тока, протекающего через полупроводниковый лазер, и контролируют измерителем мощности и энергии лазерного излучения ИМО3С.
Для определения оптимального времени воздействия, оказывающего максимальный стимулирующий эффект на терморезистентность стандартной молоди осетровых рыб, облучение икры проводят в течение 30, 60, 90, 180, 300, 600 с. Полученные зависимости стимулирующего действия лазерного излучения (γ, %) от времени воздействия для различных режимов модуляции излучения представлены на рис. 107. На данном рисунке по оси абсцисс отложено время облучения в секундах, а по оси ординат – величина стимулирующего действия лазерного излучения, определяемая по формуле, γ = (Тро / Трк) 100 %, где Трк – продолжительность выживания молоди осетровых рыб при температуре 32 °С, эмбрионы которой не подвергались воздействию лазерного излучения, т. е. терморезистентность для контрольной группы, мин; Тро – продолжительность выживания молоди осетровых рыб при температуре 32 °С, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра, т. е. терморезистентность для опытной группы, мин. Причем кривая 1 на рис. 107 соответствует варианту воздействия на эмбрионы на стадии органогенеза непрерывным (частота модуляции F = 0 Гц) инфракрасным лазерным излучением с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм при плотности мощности P = (2,9 ± 0,02) мВт/см2. Кривая 2 получена в результате облучения эмбрионов инфракрасным лазерным излучением с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм при плотности мощности P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2, модулированным по интенсивности с частотой F = 1 Гц, кривая 3 – с частотой модуляции F = 2 Гц, кривая 4 – с частотой модуляции F = 5 Гц, кривая 5 – с частотой модуляции F = 10 Гц, кривая 6 – с частотой модуляции F = 50 Гц.

Зависимость величины стимулирующего действия γt НИЛИ инфракрасной области спектра по критерию терморезистентности 50-суточной молоди гибрида С.БС от времени экспозиции t и частоты модуляции F

Рис. 107. Зависимость величины стимулирующего действия γt НИЛИ инфракрасной области спектра по критерию терморезистентности 50-суточной молоди гибрида С.БС от времени экспозиции t и частоты модуляции F
Контрольные (интактные) образцы икры выдерживают в тех же условиях, что и опытные. Количество икринок в опытной и контрольной группах составляет 300 шт.; количество повторностей – 3. Статистическую обработку полученных данных проводят по стандартной методике с использованием пакета Microsoft Excel. Достоверность полученных данных оценивают по критерию Стьюдента. Температура икры в момент ее облучения лазером (а также в контрольных образцах) составляла (6 ± 1) °С.
Икру после лазерного облучения помещают в уменьшенные образцы аппаратов Вейса, предназначенные для инкубирования оплодотворенной икры, в которых по завершении эмбрионального развития происходит выклев предличинок. Опытные и контрольные группы содержат в отдельных аппаратах Вейса. В процессе инкубирования икры обеспечивается постоянство гидрохимических условий. Выклюнувшихся предличинок переносят в отдельные садки для каждой исследуемой группы. Плотность предличинок составляет 5 000 шт/м2. Переход на активное питание происходит через (10 ± 1) сут. При этом плотность посадки личинок сокращают в два раза и она составляет 2 500 шт/м2. В первые 10 дней после перехода на активное питание кормление осуществляется науплиями артемии и стартовыми комбикормами в процентном соотношении 60:40, в последующем – только сухими комбикормами. Кормление должно происходить каждые 2 ч. В период выращивания температура воды составляет (20 ± 2) °С. Контроль за гидрохимическим режимом осуществляют ежедневно. По достижении молодью 50 сут, стандартного возраста для рыбопосадочного материала осетровых рыб, выращенных в заводских условиях, проводят тесты на терморезистентность. Опыты на определение терморезистентности проводили в 80литровом аквариуме, в котором были смонтированы нагреватель мощностью в 2 кВт, фильтрнасос с микропроцессором для перемешивания и принудительной аэрации воды, реле для автоматического поддержания заданной температуры, контактный термометр и садочек из латунной сетки, в который помещались подопытные личинки. Опыты ставили по следующей схеме. Аквариум заполняли водой, в нем выдерживали молодь в течение 24 ч без пищи. Затем включали нагреватель и в течение 40–50 мин подогревали воду до 31 °С. Через короткий промежуток времени температура поднималась до 32 °С. Время терморезистентности отсчитывали с момента достижения температуры в 32 °С. Содержание кислорода в воде аквариума не падало ниже 7 мг/л. Гибель молоди определяли по остановке движения жаберных крышек. В момент гибели каждой особи фиксировали время терморезистентности.
Установлено, что воздействие на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм при плотности мощности P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2 способно оказывать стимулирующее действие на терморезистентность стандартной заводской молоди осетровых рыб. В табл. 6 приведены значения терморезистентности (в мин) или время выживания молоди осетровых с момента достижения экстремальной температуры (32 °С), эмбрионы которой на стадии органогенеза не подвергались (контрольная группа) и подвергались (опытная группа) воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра.
Таблица 6. Значения терморезистентности или время выживания молоди осетровых с момента достижения экстремальной температуры (32 °С), эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию
поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров

Значения терморезистентности или время выживания молоди осетровых с момента достижения экстремальной температуры (32 °С), эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров

 

Из представленных данных следует, что облучение эмбрионов осетровых рыб на стадии органогенеза приводит к значительному увеличению терморезистентности, которая проявляется в увеличении времени выживания молоди при нахождении ее в воде экстремальной температуры (32 °С). Так, если в контрольной (необлученной) группе продолжительность терморезистентности Трк составила (145,3 ± 1,1) мин, то для группы рыб, эмбрионы которой подвергались воздействию модули рованного лазерного облучения с частотой 50 Гц, длиной волны (0,81 ± 0,02) мкм, плотностью мощности (2,9 ± 0,2) мВт/см2 в течение 60 с, Тро = (307,0 ± 3,5) мин (достоверность отличий от контроля P < 0,001). То есть гибель молоди, эмбрионы которой подвергались воздействию оптического излучения, наблюдается при более продолжительном воздействии на нее экстремальной температуры, чем у необлученных особей. Отметим, что при воздействии немодулированного излучения с теми же параметрами (λ = (0,81 ± 0,02) мкм, P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2) максимальное отличие от контроля наблюдается при t = 60 с. В данном варианте воздействия Тро = (220,0 ± 1,6) мин (достоверность отличий от контроля P < 0,001).
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о том, что воздействие поляризованным лазерным излучением, как в непрерывном, так и в модулированном режимах, на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза обеспечивает повышение терморезистентности стандартной молоди осетровых рыб.
Величина стимулирующего эффекта терморезистентности зависит от времени и режима воздействия лазерным излучением. На рис. 107 приведены зависимости величины стимулирующего эффекта γ от времени воздействия на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза непрерывного лазерного излучения (частота модуляции F = 0 Гц), а также излучения, модулированного с частотой F = 1, 2, 5, 10, 50 Гц. Как видно из рис. 107 (кривая 6), максимальное повышение терморезистентности наблюдается при воздействии лазерным излучением в модулированном режиме F = 50 Гц в течение 60 с и составляет (211,3 ± 2,4) % (достоверность отличий от контроля P < 0,001). Увеличение или уменьшение времени воздействия в модулированном режиме F = 50 Гц приводит к снижению стимулирующего эффекта. Так, при времени воздействия 30 с стимулирующий эффект составляет (130,28 ± 3,1) %, а при t = 90 с γ = (155,8 ± 1,83) %. Согласно рис. 107 (кривая 1), дальнейшее увеличение времени облучения эмбрионов в модулированном режиме F = 50 Гц приводит к значительному сокращению эффекта стимуляции.
Таким образом, при облучении эмбрионов осетровых рыб на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм при плотности мощности P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2 максимальное стимулирующее действие термоустойчивости молоди осетровых рыб наблюдается при времени воздействия 30–90 с.
Стимуляция терморезистентности стандартной молоди осетровых рыб наблюдается также и при воздействии непрерывным и другими модулированными режимами лазерного излучения. Однако, как видно из рис. 107, во всех остальных вариантах модулированного воздействия (F = 1 Гц (кривая 2), F = 2 Гц (кривая 3), F = 5 Гц (кривая 4), F = 10 Гц (кривая 5)), а также непрерывного воздействия (кривая 1) стимулирующий эффект значительно ниже, чем при частоте модуляции F = 50 Гц. Обращает на себя внимание тот факт, что оптимальное время воздействия для стимуляции терморезистентности зависит от частоты модуляции. Так, если для непрерывного излучения (F = 0 Гц) максимальный эффект стимуляции наблюдается для t = 60 с, то при частоте модуляции F = 1 Гц – для t = 180 с, при F = 2 Гц – для t = 300 с, при F = 5 Гц – для t = 600 с, а при F = 10 Гц – для t = 300 с.
Таким образом, максимальное повышение терморезистентности при облучении оплодотворенной икры на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм наблюдается для модулированного режима (F = 50 Гц) воздействия с плотностью мощности P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2 в течение 30–90 с.
Отличительной особенностью заявленного способа повышения терморезистентности стандартной молоди осетровых рыб является его значительно более выраженный стимулирующий эффект в сравнении с прототипом, сокращение времени воздействия (30–90 с), а также возможность его применения как в технологии прудового, так и индустриального осетроводства.