Особенности развития репродуктивной системы донской стерляди в зарегулированных условиях водной среды

В последние годы запасы стерляди значительно сократились и требуют восстановления и сохранения в пределах естественных ареалов обитания.

В частности, в бассейне р. Дона сокращение запасов стерляди началось задолго до строительства плотин и зарегулирования стока в результате нерационального ведения промысла. Стерлядь, являвшаяся ранее в низовьях реки одной из распространенных промысловых рыб, уже к началу XX века фактически потеряла промысловое значение и сохраняла его лишь в верховьях Дона и его притоках [1].

Таким образом, современное состояние естественного воспроизводства стерляди на реке Дон показывает отсутствие какой-либо возможности увеличения ее численности, кроме искусственного воспроизводства [2].

Вопросами созревания стерляди в различных условиях искусственного выращивания занимались многие исследователи, которые изучали развитие репродуктивной системы при садковом выращивании, на геотермальных водах, на прямотоке и в зарегулированном температурном режиме, а также в естественных водоемах [3-8]. Было отмечено, что используя различные методы интенсификации рыбоводного процесса можно сократить сроки созревания стерляди и получить впервые созревающих самцов в 2–3-х летнем, самок – в 3–4-х летнем возрасте.

К способам управления репродуктивной функцией рыб можно отнести регулирование сроков достижения половой зрелости самок и самцов за счет сокращения продолжительности ранних фаз развития половых клеток и периодичности нереста [9].

Различия в возрасте достижения половой зрелости и периодичности размножения у отдельных

самок определяется разной продолжительностью периодов цито- и трофоплазматического роста ооцитов, которая, в свою очередь, зависит от интенсивности генеративного обмена и его соотношения с соматическим ростом, в большей степени это связано с конкретными трофическими и термическими условиями существования рыб.

В задачу настоящих исследований входило изучение биологических особенностей развития репродуктивной системы стерляди в зарегулированных условиях водной среды.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводились в установке замкнутого водообеспечения (УЗВ) аквариального комплекса береговой научно-экспедиционной базы «Кагальник» ЮНЦ РАН. Использование системы замкнутого водоснабжения с регулируемыми параметрами водной среды позволило проводить исследования в течение всего годового цикла и обеспечить оптимальное количество тепла, необходимого для развития репродуктивных клеток до IV-й завершенной стадии. Для экспериментов использовали молодь стерляди донской популяции средней массой 3 г, длиной 7 см. Для сравнения использовали показатели созревания и репродуктивные особенности производителей донской стерляди, выращиваемой в условиях Донского осетрового рыбоводного завода (Ростовская область) при естественном термическом режиме и в диапазоне температуры от 18 до 22ºС в темперной установке.

Наиболее оптимальным для роста и развития осетровых рыб является температурный режим в пределах от 19 ºС до 24ºС. При этой температуре происходит интенсивное потребление и усвоение корма, влияющие на скорость роста и развития репродуктивной системы [10].

В первые 12 месяцев выращивания в УЗВ молоди донской стерляди происходило в оптимальных гидролого-гидрохимических условиях. Температура составила 21,5 ºС, насыщение воды кислородом – 70–85%. Значения рН колебались в оптимальных пределах от 7,6 до 8,1.

Поддержание в оптимальных пределах трех основных показателей водной среды способствовало успешному выращиванию стерляди.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

За время выращивания донской стерляди в установке замкнутого водообеспечения она показала хороший рост (рис. 1) и высокую выживаемость (около 90 %).

Рис. 1. Масса и длина стерляди в аквакомплексе НЭБ «Кагальник»

Для ускорения процессов гаметогенеза применяли метод регулирования температурного режима в темперной установке. Содержание производителей в специальных пластиковых бассейнах в оптимальных температурных пределах позволило получить стабильные результаты по формированию репродуктивной системы донской стерляди. При этом у рыб, выращиваемых в зарегулированных условиях, созревание наступало значительно раньше, чем в природных условиях. На первом году жизни стерлядь выращивали при оптимальных температурах (18–22ºС) без зимовки на сухих гранулированных кормах, а затем переводили в условия сезонного выращивания (имитирование условий внешней среды). Регулирование температурного режима позволило сократить сроки получения зрелых производителей в темперной установке на 1–2 года, в отличие от созревания их при естественном ходе температур (табл. 1).

В установке замкнутого водообеспечения для стимулирования созревания на завершающих стадиях зрелости гонад (III–IV стадии) рыб выдержи- вали при пониженных температурах воды (8–12°С) в течение 2–4 недель перед нерестом.

Следует отметить, что уже в возрасте 21 месяца можно было выделить из стада созревших самцов. Из всех исследованных особей в возрасте 2-х лет самцы составили 11,6%. При этом из них на III стадии зрелости находилось 60%, остальные 40% самцов оказались на IV стадии зрелости. Осенью количество созревших самцов составило около 15%.

Самки впервые созрели в 3-х летнем возрасте, их процент был незначительный (менее 10 %).

В дальнейшем самки, созревшие в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ), имели лучшие рыбоводно-биологические показатели, в отличие от показателей у производителей, содержащихся на Донском рыбоводном заводе как в темперной установке, так и при естественном ходе температур. В частности, на 20% был выше процент созревания, оплодотворения и на 11% выход свободных эмбрионов.

Таблица 1. Длительность созревания донской стерляди в естественных водоемах и в условиях Донского ОРЗ

Показатели	Самцы		Самки
	естественный термический режим	темперная установка	естественный термический режим	темперная установка
Длительность созревания, лет	3–4	2	5–6	3

Очень часто при расчете теплового запаса используют только период времени, проведенный рыбой при так называемой эффективной температуре, то есть в пределах от нерестового оптимума до температуры, когда рыба перестает питаться (16–27ºС) [11, 12]. Между тем, по некоторым данным, стерлядь продолжает питаться при зимних температурах в пределах от 6 до 11ºС, хотя генеративный обмен при этом несколько замедляется. Поэтому при наших расчетах необходимого тепла для развития ооцитов до первого нереста был принят более широкий диапазон температур – от 6 до 27ºС.

В результате сравнения показателей впервые созревающих особей, содержащихся при разном температурном режиме, было выявлено, что для созревания самцов, выращиваемых при 18–22ºС, потребовалось 14998 градусо-дней, что на 9% больше, чем при стабильной температуре (21,5ºС), или на 90 суток больше по времени. При естественном температурном режиме для созревания самцов необходимо 15531 градусо-день, что на 11,5% больше, чем при стабильном режиме. Стабилизация температурного режима (21,5ºС) позволила получить самцов с половыми клетками на 4-ой стадии зрелости за 21 месяц при количестве тепла 13760 градусо-дней (табл. 2). Для самцов, созревших в осенний период, понадобилось 15049 градусо-дней, при среднесуточной температуре воды 21,5ºС.

Тестирование ремонтного стада донской стерляди в возрасте 26–28 месяцев показало, что количество созревших самцов достигло 35%, самок с половыми продуктами на 2–3-й стадии зрелости – 15%, с половыми продуктами на 4-ой незавершенной стадии – 25%.

В возрасте 31 месяца самки стерляди находились на 4 стадии зрелости и были готовы к нересту. Количество градусо-дней для созревания самок составило 21587, при среднесуточной температуре 21,5ºС (табл. 3).

Таблица 2. Показатели впервые созревших самцов при разном термическом режиме

Показатели	Температурный режим
	18–22ºС	21,5 ºС	Естественные t
Время первого созревания самцов, мес.	24	21	36
% созревших самцов	11 %	15 %	10 %
Количество градусо-дней	14998	13760	15531

Для созревания самок донской стерляди при стабильном температурном режиме необходимо 21587 градусо-дней, что на 12% меньше, чем при режиме 18–22ºС и на 18% меньше, чем при естественных температурах.

При анализе биопсийного материала гонад самок донской стерляди были получены следующие результаты: самки стерляди в возрасте 37 месяцев оказались с половыми продуктами на начальной 4й стадии зрелости гонад, а отдельные особи имели ооциты на 4-й завершенной стадии зрелости (рис. 2). Таких самок было выявлено около 32 % от всех исследованных рыб одного возраста.

Таблица 3. Показатели самок, созревших при разном термическом режиме

Показатели	Температурный режим
	18–22 ºС	21,5 ºС	Естественные t
Время первого созревания самок, мес.	37	31	48
% созревших самок	12 %	35 %	9 %
Количество градусо-дней	23023	21587	24324

При анализе степени смещения ядра икринки к анимальному полюсу степень поляризации ооцитов на начальном этапе 4-й стадии зрелости в среднем составила 16%, на завершающей этапе 4-й стадии – 9–11%.

В сравнительном плане проводили поэтапное исследование формирования репродуктивной системы стерляди на различных стадиях зрелости гонад (СЗГ) при выращивании в установке замкнутого водоснабжения ЮНЦ РАН. Было показано, что для достижения второй СЗГ самкам стерляди в зарегулированных условиях потребовалось 12 месяцев, третьей СЗГ – 18 месяцев, четвертой завершенной СЗГ – 26–28–31 месяц (рис. 3).

Рис. 2. Ооциты стерляди в возрасте 37 месяцев: 1 – Ооцит стерляди в процессе перехода с третьей на четвертую СЗГ; 2 – Ооцит стерляди на четвертой начальной СЗГ; 3 – Ооцит стерляди на четвертой завершенной СЗГ

Рис. 3. Ооциты стерляди на различных стадиях развития: 1 – вторая начальная стадия развития;

2 – третья стадия развития; 3 – четвертая стадия развития

У исследуемого вида осетровых рыб для полного завершения гаметогенеза самкам необходимо набрать в среднем от 19800 до 20600 градусо-дней, что достигается за 26–31 месяц выращивания в УЗВ. При выращивании стерляди в естественном термическом режиме данное количество градусо-дней возможно набрать за 4–5,5 лет.

Как видно из гистограммы (рис. 4), динамика развития репродуктивной системы донской стерляди различна при содержании рыб в разных гидрологических условиях. В первом случае, при выращивании на фоне естественных температур, производители имеют полностью сформированные и готовые к нересту гонады только в 48–54 месяца, а при использовании зарегулированного гидрологического режима достигают завершенной четвертой стадии развития гонад уже в 25–26 месяцев.

Из этого следует сделать вывод, что интенсивность генеративного обмена у рыб в зарегулированных условиях водной среды в 1,8–2 раза выше. Стабилизация термических и трофических (сбалансированное кормление) условий в приделах оптимума позволяет значительно сократить продолжительность периода превителлогенеза и наступление возраста половой зрелости.

■ в зарегулированных условиях водной среды ■ на фоне естественного термического режима

Рис. 4. Динамика развития репродуктивной системы донской стерляди в различных условиях термического режима

При оценке морфологических параметров качества ооцитов стерляди на завершающем этапе развития (3–4 СЗГ) каких-либо отклонений от нормы обнаружено не было. Оболочки ооцитов были сформированы без каких-либо нарушений, в цитоплазме не отмечено аномальных включений, коэффициент поляризации ядра изменялся в соответствии с биологическими особенностями формирования ооцитов у данного вида рыб.

Таким образом, установлено, что полное завершение гаметогенеза у самцов донской стерляди достигается в условиях стабильного, оптимального режима за 21–26 месяцев, у самок – за 26–31 месяц выращивания в УЗВ. При естественном ходе термического режима необходимое для созревания количество градусо-дней возможно набрать только за 4–5,5 лет. Стабилизация показателей водной среды увеличивает интенсивность генеративного обмена стерляди в 1,8–2 раза, при сокращении периодов превителлогенеза (протоплазматического роста генеративных клеток) и вителлогенеза (тро-фоплазматического роста ооцитов), аналогично развивается генеративная система самцов.

Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего совершенствования технологии выращивания качественной молоди и формирования ремонтно-маточного стада донской стерляди в регулируемых условиях водной среды. Разработанные технологические методы могут быть применимы как на коммерческих предприятиях по товарному выращиванию осетровых рыб, так и на заводах по их воспроизводству.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ГК 16.518.11.7061 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научноисследовательского комплекса России на 2007– 2012 годы» .