Использование гематологических показателей молоди кеты и горбуши для оценки их адаптационного статуса в ранний морской период Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 597.552.511: [591.11+639.2.03]

Л.И. Изергин, Е.Е. Изергина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОЛОДИ КЕТЫ И ГОРБУШИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИХ АДАПТАЦИОННОГО СТАТУСА В РАННИЙ МОРСКОЙ ПЕРИОД

Показаны видоспецифичные отличия в морфологической картине крови молоди кеты и горбуши. В начальный период смолтификации молодь горбуши более резистентна к условиям резко увеличивающейся солености воды, чем молодь кеты. В связи с этим произошедшее изменение гидрологии Ольского лимана не будет оказывать отрицательного влияния на формирование численности популяции горбуши р. Ола. Анализ морфологической картины крови молоди кеты показал снижение адаптивных возможностей при изменении гидрологии устья р. Ола, что оказало отрицательное воздействие на выживаемость молоди в ранний морской период и, как следствие, снижение численности подходов производителей этого вида в дальнейшем.

Ключевые слова: выживаемость молоди лососевых, молодь кеты и горбуши, морфологическая картина крови, Охотское море, ранний морской период.

L.I. Izergin, E.E. Izergina

USING THE HEMATOLOGICAL PARAMETERS OF JUVENILE CHUM AND PINK SALMON TO ASSESS THEIR ADAPTATION STATUS IN THE EARLY MARINE PERIOD

We discuss species-specific differences in the blood cell morphology in young chum and pink salmon. During initial period of smoltification, juveniles of the pink salmon are more resistant to the conditions of sharply increasing salinity of water than those of the chum salmon. Therefore, changes in the hydrology of the Olsky lagoon will not have a negative impact on the formation of pink salmon population in the Ola river. Analysis of the blood cell morphology in young chum salmon showed a decrease in adaptation, with a change in the hydrology of the Ola river's mouth, which had a negative impact on the survival rate of juveniles in the early marine period and, consequently, a decrease in the number of mature individuals of this species coming for spawning in the future.

Key words: survival rate of juvenile salmon, juvenile chum and pink salmon, blood cell morphology, Sea of Okhotsk, early sea period.

DOI: 10.17217/2079-0333-2018-46-66-72

Введение

Ранний морской период жизни тихоокеанских лососей играет особую роль в формировании численности их поколений. Уровень выживания молоди кеты и горбуши в течение раннего онтогенеза определяет численность популяций этих видов, имеющих для материкового побережья Охотского моря наибольшее промысловое значение. Особое внимание уделяется изучению популяций лососевых в реках, устьевая зона которых имеет значительные лиманы [1-2]. Такие эстуарии характеризуются гомогенными водными массами и относятся к олигогалинному типу с соленостью 0-20%о. Молодь кеты и горбуши в эстуариях этого типа нагуливается длительный период, превышающий две недели [2]. Способность адаптироваться к условиям нарастающей солености обеспечивает выживаемость молоди в период катадромной миграции [3-4]. Осморе-гуляторный механизм, обеспечивающий гипоосмотическую регуляцию в морской среде, начинает формироваться у молоди кеты еще в пресноводный период и достигает значительного уровня развития перед выходом в море [5].

Река Ола является одной из крупнейших рек Магаданской области по запасам дальневосточных лососей. До 2007 г. характерной особенностью ее гидрологии было наличие в ее бассейне крупного лимана с площадью акватории 30 км2, миксогалинного типа с четко дифференцируемыми олигогалинными (соленость 0,5-5%о), мезогалинными (соленость 5-18%о)

и полигалинными (соленость 18-30%о) участками акватории. В результате многолетней мальковой съемки было установлено, что практически вся молодь кеты естественного воспроизводства после ската из русла реки активно мигрировала и распределялась по акватории лимана, и только после смолтификации она активно уходила на участки морского прибрежья. Молодь горбуши, в связи с особенностями биологии этого вида, то есть пассивным скатом в зоне течений, выносилась с русловым потоком и под действием приливно-отливных течений распределялась на открытых участках прибрежья Тауйской губы.

В 2007 г. после размыва Нюклинской косы произошло смещение устья р. Ола, в результате чего полностью была прекращена связь реки с лиманом. В связи с этим вся молодь лососевых, включая горбушу и кету, стала напрямую выноситься речным потоком из пресной воды в прибрежные участки моря с соленостью 28-30%о, с дальнейшим распространением под действием циклонического течения вдоль побережья п-ова Старицкого. Гематологические показатели, характеризующие иммунную систему и определяющие компенсаторные возможности организма, претерпевают в этот период значительные изменения [6-7]. Согласно экспериментальным данным, при быстром переходе из пресной воды в морскую с соленостью 30%о гибель молоди кеты составляла 30-40% [8].

С целью выяления влияния изменившихся абиотических условий мы провели анализ гематологических показателей молоди кеты и горбуши из сборов 2004 и 2008 гг. Анализ данных о подходах производителей этих видов в р. Ола в последующие годы позволил выявить закономерности формирования численности их поколений.

Материалы и методы

В работе использовались гематологические материалы, собранные в ходе мальковой лососевой съемки в лимане р. Ола в июне - июле 2004 и 2008 гг. Физиологические пробы были получены у 60 экз. молоди кеты и 70 экз. молоди горбуши из уловов 2008 г., а также обработаны и проанализированы мазки крови молоди кеты и горбуши из уловов 2004 г. (60 и 30 экз. соответственно). Отлов молоди проводился закидным неводом длиной 12 м, изготовленным из дели с размером ячеи 3 х 3 мм. Обловы проводились в стандартных точках: пресноводных (соленость 0-0,1%о) и морских (соленость 25-30%о) (рис. 1). Кровь у мальков брали из хвостовой артерии, мазки высушивали и затем фиксировали этиловым спиртом. Препараты окрашивали Азур-эозином по Романовскому (ТУ 9398-003-29508133-2011) и просматривали под микроскопом Leica на увеличении 1000х. Клетки крови идентифицировали по классификации Н.Т. Ивановой [9]. Данные гематологических исследований обрабатывали методами математической статистики с использованием компьютерных программах Statistica 6.0 и Microsoft Excel.

Рис. 1. Картосхема района в Тауйской губе, в котором осуществлялось взятие проб

для гематологических исследований: а - в июне - июле 2004 г.; б - в июне - июле 2008 г, после размыва Нюклинской косы

Fig. 1. Map of the areas in the Taui Bay where sampling for hematological studies was carried out: а - in June - July 2004; б - in June - July 2008, after erosion of the Nyuklinskaya spit

Результаты и обсуждение

Характер изменений гематологических показателей у молоди горбуши в период смолтифика-ции происходит по типу адекватной реакции на воздействие сильных стрессовых факторов, что отмечалось нами ранее и для молоди кеты [9]. Однако, несмотря на общую схожесть происходящих изменений в системе крови горбуши и кеты, нами были отмечены специфические отличия данных видов как в структуре красной, так и в структуре белой крови. К моменту выхода в акватории с повышенной соленостью доля зрелых эритроцитов в периферической крови молоди горбуши на 30% выше, чем у молоди кеты. Соответственно, существенно различаются показатели доли юных эритроцитов (рис. 2, а). Таким образом, совокупность одних и тех же абиотических факторов заставляет реагировать эритроцитарную систему этих двух видов по-разному.

На всех мазках крови молоди горбуши, собранной в пресных водах, среди зрелых эритроцитов нами было отмечено большое количество безъядерных и амитотических эритроцитов (рис. 2, а - б). Последние у молоди кеты ранее нами отмечены не были, а амитоз встречался единично. Большое количество амитотически делящихся клеток мы наблюдали только в опыте, проведенном в 2004 г., когда заводскую молодь, не перешедшую на внешнее питание, пересадили в воду с соленостью 15%о. Стоит отметить, что в то время температура воды на заводе была менее 3°С, доля юных эритроцитов в крови молоди горбуши составляла 4%. Тогда резкое повышение солености вызвало усиление эритропоэза и появление в крови заводской молоди большого количества амитотически делящихся клеток.

Различия в составе крови у молоди горбуши и кеты в 2008 г. наблюдалось и в лейкоцитарной формуле по количеству юных фагоцитарных форм (промиелоцитов) (рис. 2, б). У молоди горбуши доля промиелоцитов достоверно больше (^ = 2,57, р < 0,05), чем у молоди кеты, что указывает на активный фагоцитоз у первого вида с самого начала смолтификации. При этом расходуются сегментоядерные лейкоциты и идет синтез новых клеток этого ряда и моноцитов, тогда как у кеты доли промиелоцитов и сегментоядерных лейкоцитов примерно равны (рис. 2, б). Еще одним отличием крови у молоди горбуши является наличие большого количества гемогис-тобластов - клеток, дающих начало всем форменным элементам крови (рис. 3, в - г) [10]. Обычно они не присутствуют в периферической крови, а находятся в кроветворных органах. Их наличие непосредственно в кровяном русле свидетельствует о максимальной мобилизации всех адаптационных механизмов у молоди горбуши. Таким образом, наши результаты показывают, что в начальный период смолтификации молодь горбуши более устойчива к условиям резко увеличивающейся солености воды, чем молодь кеты. Это, вероятно, обусловлено особенностью приспособительных реакций горбуши, молодь которой в момент перехода в соленую воду характеризуется пассивным скатом и не совершает активных перемещений из выносного потока в зоны переменной солености, которые предпочитает молодь кеты. Таким образом, изменение гидрологии Ольского лимана, по нашему мнению, не будет оказывать отрицательного влияния на формирование численности популяции горбуши р. Ола.

Для оценки степени воздействия изменения русла р. Ола и отсутствия прямого стока в акваторию Ольского лимана на покатную молодь кеты нами был проведен сравнительный анализ гематологических показателей молоди лососей из контрольных уловов 2004 и 2008 гг. Необходимо отметить, что дискриминантный анализ всей совокупности гематологических показателей выявил наличие в выборках на пресноводных станциях в 2008 г. двух хорошо дифференцированных групп молоди кеты, которые резко отличались от молоди горбуши (рис. 2, е). К 1-й группе кеты была отнесена молодь, в периферической крови которой относительное количество зрелых эритроцитов не превышало 50%, к 2-й группе - молодь, у которой количество зрелых эритроцитов превышало 65%. Сравнивая показатели красной крови из уловов 2004 и 2008 гг., можно отметить, что у молоди кеты, отнесенной к 1 -й группе, количество незрелых эритроцитов (базофильные нормобласты), то есть не способных переносить кислород, было в 3,5 раза больше, чем у молоди, отнесенной к 2-й группе и молоди, скатившейся в 2004 г. (до изменения русла, когда адаптация кеты к повышенной солености проходила постепенно) (рис. 2, в). Кроме того, на всех мазках крови у молоди кеты из 2-й группы были обнаружены безъядерные эритроциты (рис. 3, д) и большое количество амитотически делящихся эритроцитов, чего не отмечалось ни у молоди из 1-й группы, ни у молоди из уловов 2004 г. По морфологическим показателям эритроцитарной системы крови молодь кеты, отнесенная к 2-й группе, сходна с молодью горбуши.

а 100% 90% 80% 70%

о

m 60% о

2¿ 50%

о «

40% 30% 20% 10%

в

100% 90%

сх

70% 60%

сх

О сс H и V X

s

§

у.

0,21

4.1 7,71

87,16

0.12

20,2

58,16

Горбуша

Кета

о m н о <й

а- 50%

s

§ 40% 30% 20% 10%

100% 90%

76,7

25,36

44.28

0,08 7,65

16,78

75,5

2004 г. 2008 г. 2008 г.

(группа 1 ) (группа 2)

0,21 7,71

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

0,1 ÏJ' 7,02

87,16 ЗДД4

0,12 20,2

0,3

1.54

,8,16

8,1 15,1

76,7

2008 г. 2004 г. 2008 г. 2004 г. Горбуша Кета

I Властные клетки

4 2 0 2 4 6

1-я каноническая переменная ОГорбуша, 2008 г.ОКета 1,2008 г.ОКета 2,2008 г.

1 Базофильные нормобласты

Полихроматофильные нормобласты

Зрелые эритроциты

Сегментоядерные лейкоциты

Промиелоциты

Моноциты Лимфоциты

Рис. 2. Показатели крови молоди горбуши и кеты, собранной в устье р. Ола в разные годы (а - д) и дискриминантный анализ всей совокупности гематологических показателей (е). Соотношение форм эритроцитов (а) и лейкоцитов (б) у молоди горбуши и кеты в 2008 г. Соотношение форм эритроцитов (в) и лейкоцитов (г) у молоди кеты, распределенной по группам 1 и 2 (2004, 2008 гг.). Соотношение форм эритроцитов в крови молоди горбуши и кеты в 2004 и 2008 гг. (д). Взаиморасположение выборок разных видов в плоскости главных канонических переменных (е)

Fig. 2. Blood indicators in juvenile pink salmon and chum salmon collected in the mouth of the river Ola in different years (а - д)

and discriminant analysis of total hematological parameters (e). Ratio offorms of erythrocytes (a) and leukocytes (б) in juvenile pink salmon and chum salmon in 2008. Ratio offorms of erythrocytes (в) and leukocytes (г) in juvenile chum salmon distributed in groups 1 and 2 (2004, 2008). Ratio of erythrocyte forms in the blood ofjuvenile pink and chum salmon in 2004 and 2008(д). Interposition of samples of different species in the plane of main canonical variables (е)

В лейкоцитарной формуле в выделенных нами группах у молоди кеты 2008 г. прослеживались различия между соотношением промиелоцитов и сегментоядерных клеток (рис. 2, г). На мазках крови молоди кеты из 1-й группы было отмечено больше молодых форм фагоцитарных клеток (промиелоцитов), в том числе и моноцитов, которые появляются в кровяном русле на смену сег-ментоядерным клеткам при продолжительном действии стрессовых факторов ^ = 7,10, p < 0,001), чем у молоди из 2-й группы. На основании полученных данных можно сказать, что, судя по показателям эритроцитарной системы, молодь кеты, отнесенная к 1-й группе, находилась в состоянии сильного стресса, поскольку большая часть исследованной выборки по количеству зрелых эритроцитов была за пределами нормальной адаптации. По наблюдениям прошлых лет в начальный период смолтификации погибала молодь именно с такими показателями красной крови [2].

В общей выборке 2008 г. доля молоди кеты, отнесенной к 1-й группе, составляла 55%. В среднемноголетнем аспекте доля рыб с такой картиной крови не превышала 30-35%. Помимо этого, в крови молоди кеты, собранной в 2004 г., общее количество клеток, способных к фагоцитозу, превышало 40%, в то время как в крови из сборов 2008 г. их доля была ниже и составила 30%. Иными словами, иммунная система молоди кеты в период сбора гематологического материала в 2008 г. еще не была активизирована в достаточной степени для адекватной реакции на резкую смену солености. Таким образом, сравнительный анализ морфологической картины крови молоди кеты р. Ола в 2004 и 2008 гг. показал, что адаптационный статус молоди в 2008 г. был значительно ниже, чем в 2004 г., в отличие от молоди горбуши (рис. 2, д).

Проведенные в 2008 г. исследования показали, что отличия в морфологической картине крови молоди кеты и горбуши носят видоспецифичный характер. Молодь горбуши в начальный период смолтификации более резистентна к условиям резко увеличивающейся солености воды, чем молодь кеты. Таким образом, можно предполагать, что произошедшее изменение гидрологии Ольского лимана не будет оказывать отрицательного влияния на формирование численности популяции горбуши р. Ола. Исходя из совокупности полученных данных, было сделано предположение, что изменение гидрологии Ольского лимана отрицательно скажется на состоянии запасов ольской кеты, в первую очередь за счет увеличения смертности порядка 20-25% в ранний морской период.

Как известно, кета, воспроизводящаяся в реках охотоморского побережья, возвращается на нерест в основном в возрасте 3-6 лет (2+...5+ года), причем рыбы в возрасте 1+ и 6+ лет крайне редки [11]. Доминирующими группами в подходах в р. Ола являются, как правило, производители в возрасте 3+, 4+ и 5+, доли которых достаточно широко варьируют в течение ряда лет. Таким образом, молодь, скатившаяся весной 2008 г. (поколение 2007 г.), формирует подходы 2011, 2012 и 2013 гг. Согласно имеющимся данным, в 2007 г. величина подхода производителей кеты в р. Ола составляла 173,63 тыс. экз. Численность производителей кеты поколения 2007 г. (скат 2008 г.), пришедших на нерест после нагула, составила: в 2011 г. - 15,13 тыс. экз. (при общем подходе в р. Ола 47,46 тыс. экз.), в 2012 г. - 25,82 тыс. экз. (при общем подходе в р. Ола 28,63 тыс. экз.), в 2013 г. - 9,75 тыс. экз. (при общем подходе в р. Ола 31,27 тыс. экз.). Как видно из приведенных данных, в период с 2011 по 2013 гг. численность подходов кеты резко сократилась. Столь малые показатели подходов производителей кеты, как общие, так и в частности поколения 2007 г., в рассматриваемые годы могут быть связаны с комплексом негативных факторов, но, по нашему мнению, решающее значение в формировании численности поколений имеют неблагоприятные абиотические факторы в ранний морской период (позднее распаление льдов в прибрежной части, низкие температуры воды). Однако при проведении исследований с 2006 по 2010 гг. нами в прибрежной зоне не были отмечены условия окружающей среды, которые могли бы существенно повлиять на выживаемость молоди в прибрежье. Таким образом, по нашему мнению, единственным существенным негативным фактором стало изменение гидрологии р. Ола вследствие изменения русла, повлекшее за собой увеличение смертности молоди кеты на 20-25% из-за ее низкого адаптационного статуса в ранний морской период. Следовательно, опираясь на данные, полученные при исследовании гематологических показателей молоди кеты в период смолтифи-кации, можно прогнозировать изменения в формировании численности поколений лососевых.

Подводя итог наших исследований, стоит отметить, что изучение гематологических показателей молоди кеты и горбуши в ранний морской период является чрезвычайно важным для достоверного прогнозирования выживаемости лососевых в период смолтификации. Данные о морфологической картине крови позволяют выявить долю молоди с низким адаптационным статусом, что впоследствии может быть использовано при прогнозировании численности под ходов производителей лососевых.

Рис. 3. Мазки крови молоди горбуши (а - г) и кеты (д), собранной в устье р. Ола (Охотское море).

Стрелками показаны безъядерные эритроциты крови горбуши (а - б) и кеты, отнесенной к 2-й группе (д),

а также гемогистобласты крови горбуши (в - г)

Fig. 3. Blood smears ofjuvenile pink salmon (а - г) and chum salmon (д) collected at the mouth of the river Ola (Sea of Okhotsk). Arrows indicate non-nuclear erythrocytes in the blood ofpink salmon (а - б) and chum salmon, assigned to the 2nd group (д), as well as hemogistoblasts ofpink salmon's blood (в - г)

Литература

1. Пустовойт С.П. Генетическое разнообразие четного и нечетного поколений горбуши Oncorhinchus gorbuscha (Walbaum, 1792) реки Ола (Охотское море) // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2017. - Вып. 42. - С. 77-83.

2. Изергина Е.Е., Изергин И.Л. Изменение показателей красной крови молоди кеты р. Ола при смене среды обитания // Бюл. № 3 реализации «Концепции дальневосточной бассейновой программы изучения тихоокеанских лососей». - Владивосток: ТИНРО-центр, 2008. - С. 157-161.

3. Варнавский В.С. Смолтификация лососевых. - Владивосток: ИБМ ДВО АН СССР, 1990. - 180 с.

4. Карпенко В.И. Ранний морской период жизни тихоокеанских лососей. - М.: Изд-во ВНИРО. - 1998. - 165 с.

5. Функциональное состояние осморегуляторной системы молоди горбуши Oncorhinchus gorbuscha в речной (предмиграционный) и морской (прибрежный) периоды жизни / Л.С. Кра-

юшкина, Ю.И. Степанов, О.Г. Семёнова, А.А. Панов // Вопросы ихтиологии. - 1995. - Т. 35, № 3. -С.388-393.

6. Валова В.Н. Проблема качественной оценки заводских популяций тихоокеанских лососей // Вопросы взаимодействия естественных и искусственных популяций лососей: сб. науч. тр. -Хабаровск, 1999. - С. 107-110.

7. Остроумова И.Н. Состояние крови форели при адаптации к разным условиям кислородного и солевого режимов воды // Известия ГосНИОРХа. - 1964. - Т. 58. - С. 27-37.

8. Изергин И.Л., Изергина Е.Е. Изменения в эритроцитарной системе крови молоди кеты р. Ола в ходе постановочного опыта // Бюл. № 3 реализации «Концепции дальневосточной бассейновой программы изучения тихоокеанских лососей». - Владивосток: ТИНРО-центр, 2008. -С.151-156.

9. Изергина Е.Е., Изергин И.Л. Влияние солености воды на физиологическое состояние молоди кеты в эстуарии реки Ола северо-восточного побережья Охотского моря // Материалы VI науч. конф. «Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей». - Петропавловск-Камчатский: Камчатский печатный двор, 2006. - С. 48-55.

10. Иванова Н.Т. Атлас клеток крови рыб. - М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1983. - 184 с.

11. Лососевидные рыбы Северо-Востока России / И.А. Черешнев, В.В. Волобуев, А.В. Шес-таков, С.В. Фролов. - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 496 с.

Информация об авторах Information about the authors

Изергин Лев Игоревич - Магаданский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (МагаданНИРО); 685000, Россия, Магадан; младший научный сотрудник лаборатории экологии рыбохозяйственных водоемов; lev_izergin@mail.ru

Izergin Lev Igorevich - Magadan Research Institute of Fisheries and Oceanography, 685000, Russia, Magadan; Research Assistant of the Ecology of Fishery Water Bodies Laboratory; lev_izergin@mail.ru

Изергина Елена Евгеньевна - Магаданский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (МагаданНИРО); 685000, Россия, Магадан; научный сотрудник лаборатории экологии рыбохозяйственных водоемов

Izergina Elena Evgenievna - Magadan Research Institute of Fisheries and Oceanography; 685000, Russia, Magadan; Research Officer of the Ecology of Fishery Water Bodies Laboratory