Способ повышения токсикоустойчивости молоди осетровых рыб


Задачей заявленного изобретения является повышение выживаемости потомства осетровых рыб в загрязненной промышленными отходами воде, повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых рыб за счет безопасного физического воздействия на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза.


Поставленная задача решается следующим образом.
При применении способа повышения токсикоустойчивости стандартной молоди рыб, основанного на воздействии внешнего фактора на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза, на эмбрионы рыб, находящихся в воде, воздействуют модулированным лазерным излучением в ближней инфракрасной области спектра с плотностью мощности излучения (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 помощь аппарата лазерного терапевтического «Сенс815», созданного на базе полупроводникового лазера. Излучение лазера расфокусируется 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. Мощность лазерного излучения W после линзы контролировалась с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО3С. Плотность мощности (в мВт/см2) воздействующего на монослой лазерного излучения определялась 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 эффект на токсикоустойчивость стандартной молоди осетровых рыб, облучение икры проводят в течение 30, 60, 90, 180, 300, 600 с. Полученные зависимости действия лазерного излучения (γ, %) от времени воздействия для различных режимов модуляции излучения представлены на рис. 105. На данном рисунке на оси абсцисс указано время облучения в секундах, а на оси ординат – величина воздействия лазерного излучения, определяемая по формуле, γ = (Nжив / N) 100 %, где Nжив – количество выживших экземпляров молоди после воздействия токсиканта в течение 7 сут, шт.; N – количество экземпляров молоди в начале воздействия токсиканта, шт. При этом длительность воздействия токсиканта на протяжении 7 сут выбрана из того расчета, что к указанному временному промежутку наблюдался летальный исход (гибель) всех экземпляров молоди контрольной группы (на эмбрионы которой на стадии органогенеза не воздействовали лазерным излучением). Кривая 1 на рис. 105 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 γtox НИЛИ
Рис. 105. Зависимость величины стимулирующего действия γtox НИЛИ
инфракрасной области спектра по критерию токсикорезистентности
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. В период выращивания температура воды в садках (20 ± 2) °С. Контроль за гидрохимическим режимом осуществляют ежедневно. По достижении 50суточного возраста (стандартного для рыбопосадочного материала осетровых рыб, выращенных в заводских условиях) над молодью проводят тесты на токсикоустойчивость. Для определения устойчивости к токсикантам используют пластиковые емкости вместимостью 5 л с аэрацией и системой поддержания температуры. В качестве токсиканта используют сульфат меди в концентрации 0,1 мг/л.
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 стимулирую щее действие на токсикоустойчивость стандартной заводской молоди. В табл. 4 приведены значения токсикоустойчивости молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза не подвергались (контрольная группа) и подвергались (опытная группа) воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра.
Таблица 4. Значения токсикоустойчивости к сульфату меди молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров 

Значения токсикоустойчивости к сульфату меди молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров

Значения токсикоустойчивости к сульфату меди молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза подвергались воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра различных параметров


Из представленных данных следует, что воздействие лазерного излучения на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза приводит к значительному увеличению токсикоустойчивости молоди, что проявляется в увеличении процента выживших особей по сравнению с необлученными эмбрионами. Так, если в контрольной (необлученной) группе процент выживания под действием токсиканта γ = 0, 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, выживаемость в условиях воздействия токсиканта составила (68,9 ± 6,7) % (достоверность отличий от контроля P < 0,001). То есть выживаемость молоди осетровых рыб, эмбрионы которой подвергались воздействию оптического излучения, находится на более высоком уровне, 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 составляет (11,1 ± 2,9) % (достоверность отличий от контроля P < 0,01) и наблюдается при t = 60 с.
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 токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб.
Величина стимулирующего эффекта токсикоустойчивости зависит от времени и режима воздействия лазерным излучением. На рис. 105 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. 105 (кривая 6), максимальное повышение токсикоустойчивости наблюдается при воздействии лазерным излучением в модулированном режиме F = 50 Гц в течение 60 с и составляет (68,9 ± 6,7) % (достоверность отличий от контроля P < 0,001). Увеличение или уменьшение времени воздействия в модулированном режиме F = 50 Гц приводит к снижению токсикоустойчивости. Так, при времени воздействия 30 с токсикоустойчивость γ составляет (23,0 ± 1,9) %, а при t = 90 с γ = (36,3 ± 3,80) %. Согласно рис. 105 (кривая 6), дальнейшее увеличение времени облучения эмбрионов при F = 50 Гц приводит к снижению токсикоустойчивости.
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 токсикоустойчивости молоди осетровых рыб наблюдается при частоте модуляции 50 Гц и времени воздействия 30–90 с.
Стимуляция токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб наблюдается также и при воздействии непрерывным или модулированным лазерным излучением с частотой модуляции 1, 2, 3, 10 Гц. Однако, как видно из рис. 105, 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 50 Гц.
Таким образом, максимальное повышение токсикоустойчивости 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 воздействия с частотой модуляции F = 50 Гц, плотностью мощности P = (2,9 ± 0,2) мВт/см2 в течение 30–90 с.
Отличительной особенностью заявленного способа повышения токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб является его высокая производительность и применимость как в технологии прудового, так и индустриального осетроводства. Как уже отмечалось, при мощности лазера в 250 мВт за один сеанс в течение 30–90 с обрабатываемая площадь с эмбрионами составляет примерно 85 см2 (в этом случае плотность мощности излучения P составляет (2,9 ± 0,2) мВт/см2). Причем в отличие от прототипа (в котором необходим непосредственный контакт между электромагнитом и эмбрионами) заявленный способ не требует контакта между источником лазерного излучения (лазером) и объектом воздействия (эмбрионами рыб). В заявленном способе лазер может находиться на любом расстоянии от эмбрионов, а необходимая плотность мощности воздействующего излучения устанавливается путем изменения мощности излучения лазера и обрабатываемой площади с эмбрионами (размера светового пятна). При этом эффект воздействия не зависит от толщины слоя воды над поверхностью икры, поскольку вода не поглощает на указанной длине волны воздействующего излучения. Достоинством заявляемого способа является отсутствие контакта с водой у источника лазерного излучения, что значительно повышает электробезопасность выполнения процедуры стимулирующего воздействия. К тому же, в отличие от прототипа, в котором при передозировке возможен бактерицидный эффект, при использовании разработанного способа ингибирующего действия на молодь рыб не отмечается во всем исследуемом диапазоне воздействующего излучения (см. рис. 105).
Отдаленные результаты показали, что использование заявленного изобретения позволяет получить жизнестойкое потомство, обладающее более высокой устойчивостью к воздействию токсических факторов, присутствующих в среде обитания молоди рыб.
Таким образом, заявляемый способ позволяет получить жизнестойкое потомство и обеспечить повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых рыб, а также содействует оптимизации технологии прудового и индустриального осетроводства.