Способ повышения устойчивости молоди осетровых рыб к дефициту кислорода


Задачей заявленного изобретения является получение жизнестойкого потомства, повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания осетровых рыб, а также оптимизация технологии товарной аквакультуры. Поставленная задача решается следующим образом. При применении способа повышения устойчивости стандартной молоди рыб к дефициту кислорода, основанного на стимулирующем действии оптического излучения, на стадии органогенеза на эмбрионы осетровых рыб воздействуют поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра в непрерывном режиме с длиной волны (0,81 ± 0,02) мкм при плотности мощности (2,9 ± 0,2) мВт/см2 в течение 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 Гц. Мощность лазерного излучения W после линзы контролируют с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО3С. Плотность мощности (в мВт/см2) лазерного излучения, воздействующего на монослой, 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 P составляет (250 ± 5) мВт. Выравнивание мощности излучения в непрерывном и модулированном режимах осуществляют с панели управления аппаратом путем регулировки тока, протекающего через полупроводниковый лазер, и контролируют измерителем мощности ИМО3С.
Для определения оптимального времени воздействия, оказывающего максимальный стимулирующий эффект на устойчивость стандартной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода, 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. 106. На данном рисунке по оси абсцисс отложено время облучения в секундах, а по оси ординат – величина стимулирующего действия лазерного излучения, определяемая по формуле, γ = ([О2]к / [О2]о) 100 %, где [О2]к – пороговая концентрация растворенного в воде кислорода, вызывающая гибель стандартной молоди осетровых рыб, эмбрионы которой не подвергались воздействию лазерного излучения, т. е. пороговая концентрация растворенного кислорода для контрольной группы; [О2]о – пороговая концентрация растворенного в воде кислорода, вызывающая гибель стандартной молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра, т. е. пороговая концентрация растворенного кислорода для 98
опытной группы. Причем кривая 1 на рис. 106 соответствует вариан ту 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.

критерию оксирезистентности 50суточной молоди гибрида С.БС от времени экспозиции t и частоты модуляции F
Рис. 106. Зависимость величины стимулирующего действия γО2 НИЛИ инфракрасной области спектра по критерию оксирезистентности 50суточной 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 (16 ± 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 5000 шт/м2. Переход на активное питание происходит через (10 ± 1) сут. При этом плотность посадки личинок сокращают в два раза и она составляет 2500 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, выращенных в заводских условиях, проводят тесты на устойчивость к дефициту кислорода. Определение пороговых концентраций осуществляют в двухлитровых емкостях с притертыми пробками, в которые вмонтированы свежеоткалиброванные электронные датчики содержания кислорода «Экотест2000». Перед началом опыта определяют исходное содержание кислорода в воде, а затем в емкости помещают по 30 шт. стандартной молоди. При определении кислородного порога емкости помещают в аквариум с водой, чтобы избежать резких перепадов температуры. В момент наступления удушья каждой особи фиксируют концентрацию кислорода в воде. Критерием гибели молоди является остановка движения жаберных крышек.
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 устойчивость стандартной заводской молоди осетровых рыб к дефициту кислорода. В табл. 5 приведены значения пороговых концентраций растворенного кислорода (в мг/л), вызывающих гибель стандартной молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза не подвергались (контрольная группа) и подвергались 100
(опытная группа) воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра.


Таблица 5. Значения пороговых концентраций растворенного в воде кислорода, вызывающих гибель стандартной молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров
Режим воздействия, частота модуляции F, Гц

 Значения пороговых концентраций растворенного в воде кислорода, вызывающих гибель стандартной молоди осетровых рыб, 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 снижению пороговых концентраций растворенного в воде кислорода, при которых наблюдается гибель стандартной молоди. Так, если в контрольной (необлученной) группе пороговая концентрация кислорода, при которой наблюдается гибель стандартной молоди осетровых рыб, составляет (2,13 ± 0,02) мг/л, то для группы рыб, эмбрионы которой подвергались воздействию непрерывного лазерного лазерного излучения с длиной волны (0,81 ± 0,02) мкм, плотностью мощности (2,9 ± 0,2) мВт/см2 в течение 60 с, – (1,40 ± 0,01) мг/л (достоверность отличий от контроля P < 0,001). То есть гибель молоди, эмбрионы которой подвергались воздействию оптического излучения, наблюдается при более низкой концентрации, чем у необлученных особей. Отметим, что при воздействии модулированного излучения с теми же параметрами (λ = (0,81 ± 0,02) мкм, P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2) максимальное отличие от контроля наблюдается при F = 5 Гц, t = 300 с. В данном варианте воздействия [О2]о = (1,78 ± 0,02) мг/л (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 устойчивости стандартной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода.
Величина стимулирующего эффекта устойчивости к дефициту кислорода зависит от времени и режима воздействия лазерным излучением. На рис. 106 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 Гц. Как видно из рис. 106 (кривая 1), максимальное повышение устойчивости к дефициту кислорода наблюдается при воздействии лазерным излучением в непрерывном режиме в течение 60 с и составляет (152,4 ± 0,6) % (достоверность отличий от контроля P < 0,001). Увеличение или уменьшение времени воздействия в непрерывном режиме приводит к снижению стимулирующего эффекта. Так, при времени воздействия 30 с стимулирующий эффект составляет (129,7 ± 3,1) %, а при t = 90 с γ = (136,7 ± 2,9) %. Согласно рис. 106 (кривая 1), дальнейшее увеличение времени облучения эмбрионов непрерывным излучением 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 устойчивости стандартной молоди к дефициту кислорода наблюдается при времени воздействия 30–90 с.
Стимуляция устойчивости стандартной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода наблюдается также и при воздействии модулированным лазерным излучением. Однако, как видно из рис. 106, во всех вариантах модулированного воздействия (F = 1 Гц (кривая 2), F = 2 Гц (кривая 3), F = 5 Гц (кривая 4), F = 10 Гц (кривая 5)) стимулирующий эффект значительно ниже, чем при непрерывном режиме. Обращает на себя внимание тот факт, что оптимальное время воздействия для стимуляции устойчивости к дефициту кислорода зависит от частоты модуляции. Так, если для непрерывного излучения (F = 0 Гц) максимальный эффект стимуляции наблюдается для t = 60 с, то при частоте модуляции 1 Гц – для t = 180 с, при F = 2 и 5 Гц – для t = 300 с, а при F = 10 Гц – для t = 60 с.
Таким образом, максимальное повышение устойчивости молоди осетровых к дефициту кислорода при облучении оплодотворенной 102
икры на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны λ = (0,81 ± 0,02) мкм наблюдается при немодулированном режиме воздействия при плотности мощности P = (2,9 ±0,2) мВт/см2 в течение 30–90 с.
Отличительной особенностью заявленного способа повышения устойчивости стандартной молоди рыб к дефициту кислорода является его значительно более выраженный стимулирующий эффект в сравнении с прототипом, сокращение времени воздействия, а также возможность его применения как в технологии прудового, так и индустриального осетроводства. Действительно, если для прототипа максимальный стимулирующий эффект светового воздействия γ составляет 129 %, то при использовании заявленного способа γ = (152,4 ±0,6) %. При этом длительность воздействия для получения оптимального результата при использовании прототипа составляет не менее суток, тогда как при применении заявленного способа – 30–90 с. Следует также отметить, что поскольку воздействующее излучение является инфракрасным, то его применение в условиях искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых рыб не создает (в отличие от прототипа) неудобств обслуживающему персоналу.
Результаты показали, что использование заявленного изобретения позволяет получить жизнестойкое потомство, обладающее более высокой устойчивостью к дефициту кислорода и характеризующееся более высокими размерновесовыми показателями по сравнению с необлученными особями.