CC BY
17
3. Назаров А. В. Микробно-растительное взаимодействие при нефтеном загрязнении дерново-подзолистых почв южной тайги Предуралья: ав-тор.дисс.. ..канд.биол.наук.Пермь, 2000.-с.24с.
4. Назаров А.В. Исследование некоторых механизмов влияния микробно-растительных систем на самоочищение нефтезагрязненной почвы //Антропогенная динамика природной среды: Материалы Меж-дунар. Научно-практической конференции. Пермь, 2006.-с.239-254.
5. Новоселова Е.И., Киреева Н.А. Экологически безопасный метод ускорения трансформации нефти в почвах // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Том IV: Экологическая безопасность, инновации и устойчивое развитие. Образование для устойчивого развития; под ред. проф. Латыповой В.З. и доц. Яковлевой О.Г. - Казань: Изд-во «Отечество», 2009. - с. 189-191.
6. Угрехелидзе Д.Ш. Метаболизм экзогенных алканов и ароматических углеводородов в растениях. Тбилиси: Мецниероба, 1976.- 222 с.
7. Шилова И.И. Биологическая рекультивация нефте-загрязненных земель в условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почв почвенных экосистем. М., Наука, 1988.-с.159-167.
8. Щуйцев Ю.К. Деградация и восстановление растительных сообществ тайги в сфере влияния нефтедобычи // М.:Наука, 1982.- с.70-81.
9. Robson D.B. et al. Hydrocarbon tolerance correlates withseed mass and relative growth rate. Bioremediation J. 2004,v.8,N3-4.-p.185-199.
10. Yang C.-M., Chang Ing-Feng, Lin S.-J., Chou C.-H. Effects of three allelopathic phenolics on chlorophyll accumulation of rice (Oryza sativa) seedlings: Inhibition of supply-orientation // Bot. Bull. Acad. Sin. 2002. -V. 43.- P.299-304.
ТЕРМОГРАДИЕНТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РЕСУРС ОПТИМИЗАЦИИ РОСТА
И ЭНЕРГЕТИКИ РЫБ В АКВАКУЛЬТУРЕ
Зданович Владимир Владимирович
Кандидат биологических наук, доцент кафедры ихтиологии, МГУ им. М.В.Ломоносова, г. Москва
АННОТАЦИЯ
Показано, что в условиях термоградиентного поля за счет терморегуляционного поведения рыбы создают такой переменный терморежим, который в наибольшей степени соответствует физиологическим потребностях организма. В термоградиентном поле суточный прирост массы тела, скорость роста, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели у рыб лучше, чем при постоянных температурах. Применение термоградиентных полей может быть одним из путей совершенствования биотехнологии выращивания рыб в аквакультуре. ABSTRACT
It has been shown, that in conditions of termogradient field due to thermoregulating behaviour of the fish pose such a variable termal regimes, which is most relevant to the physiological needs of the organism. In the termogradientfield daily gains of body weight, growth rate, food conversion efficiency and energy indicators in fish better than at constant temperatures. The use of termogradient fields can be one of the ways to improve biotechnology cultivation offish in aquaculture.
Ключевые слова: рыбы, термоградиент, скорость роста, рацион, эффективность конвертирования пищи, суточный прирост, биоэнергетика
Keywords: fish, thermal gradient, growth rate, food conversion efficiency, daily growth rate, bioenergetic
В классической литературе понятие оптимума того или иного экологического фактора, в том числе и температуры, представляется как некоторая точка на шкале экологической валентности, в наибольшей степени соответствующая потребностям организма и обеспечивающая наиболее благоприятные условия для его жизни. При этом адаптивные механизмы отключены и энергия расходуется только на фундаментальные жизненные процессы, что обеспечивает максимальную продуктивность организма. В случае отклонения значения экологического фактора от оптимального начинают работать адаптивные механизмы, на функционирование которых тратится энергия. Чем значительнее отклонения фактора от оптимального, тем большими оказываются затраты энергии на адаптивные механизмы [8, 9 ].
Такая точка зрения лежит и в основе биотехнологии выращивания различных пойкилотермных гидробионтов, в частности рыб. В качестве оптимальных температурных условий в аквакультуре используются постоянные терморежимы, которые по своему значению близки к температурному оптимуму роста.
Однако естественная среда не статична. В природных условиях рыбы и другие пойкилотермные гидробио-нты постоянно испытывают колебания экологических факторов вследствие их сезонной и суточной флуктуации. Более того, водоемы всегда градиентны по ряду экологических факторов, прежде всего - по температуре. Перемещаясь в температурно стратифицированном как по горизонтали, так и по вертикали водоеме, рыбы постоянно испытывают те или иные перепады температуры. Таким образом, большинство пойкилотермных гидробионтов обитают в условиях непостоянства температур и для них нормой существования является температурная астатич-ность окружающей среды [ 4, 11 ].
В гетеротермальных условиях для рыб и других зо-огидробионтов характерно термопреферендное (терморегуляционное) поведение, выражающееся в самопроизвольном перемещении и выборе определенного температурного диапазона, наиболее благоприятного для роста, эффективности конвертирования пищи, физиологического состояния организмов, то есть диапазона их эко-лого-физиологического оптимума. Следует отметить, что в пределах выбранного температурного диапазона рыбы
рост (суточный рацион, кормовой коэффициент), энергетики (интенсивность дыхания, расход кислорода на прирост 1 г массы тела) рыб оценивали как в условиях термоградиентного поля, так и при постоянных температурах, близких к оптимальным для роста. В качестве модельных объектов использовали молодь карповых (карп Сурппш сагрю, карась Carassius ашга^), осетровых (стерлядь Аарешег гшthenшs, сибирский осетр Аарешег Ьаеги) и лососевых (радужная форель Oncorhynchus mykiss ) рыб. Длительность опытов составляла от 10 до 25 сут.
В табл.1 приведены данные о темпе роста, эффективности использования пищи на рост и энергетических показателях карпа и карася. Видно, что у молоди карповых рыб в условиях термоградиентного поля все регистрируемые показатели лучше, чем при постоянных температурах, близких к статичному термальному оптимуму роста.
У карпа в термоградиентном поле 24 ~28 °С величины суточного прироста массы тела и скорости роста оказались соответственно в 1,28 и 1,18 раза выше, чем при постоянной температуре 26°С. Рыбы также более эффективно использовали энергию корма на рост в астатичных температурных условиях. При 26°С величины суточного рациона и кормового коэффициента оказались соответственно на 6,3% и 19,7% (р< 0,05) больше по сравнению с наблюдаемыми в термоградиенте. Более эффективно рыбы использовали и энергию в условиях термоградиента. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела были соответственно в 1,07 (р< 0,05) и 1,24 (р< 0,05) раза выше в постоянном терморежиме, чем в термоградиенте.
Таблица 1
Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди карповых рыб при постоянной
не сосредотачиваются в каком-то узком его участке, а постоянно перемещаются в нем, иногда даже на некоторое время выходят за его пределы [ 7, 12 ]. Величина и расположение температурного диапазона, соответствующего эколого-физиологическому оптимуму, в значительной степени может изменяться в пределах температурной устойчивости вида по мере роста (возраста) рыб, величины рациона, состава корма, физиологического состояния организма [ 2, 3, 10 ].
К настоящему времени на примере ряда видов рыб получены данные, говорящие о благоприятном влиянии осцилляции температуры на рост, энергетику и физиологическое состояние выращиваемых организмов. При этом колебания температуры должны осуществляться в некотором диапазоне с определенными частотными характеристиками, которые видоспецифичны [4,
6]. Очевидно, что в условиях термоградиентного поля в результате термопреферендного поведения рыбами может осуществляться именно та динамика температурных воздействий, которая в наибольшей степени соответствует физиологическим потребностям рыб. Выявление особенностей и параметров динамики термопреференд-ного поведения рыб открывает новые перспективы совершенствования биотехнологии индустриального выращивания рыб, которая до настоящего времени базируется на принципе максимального приближения температур к стабильным значениям, рассматриваемых в качестве оптимальных.
Особенности роста (суточный прирост, удельная скорость роста), эффективности использования пищи на
Показатель Терморежим, °С
Карп Карась
26 24~28 27 25~29
Начальная средняя масса, г 4,25 4,25 2,17 2,42
Конечная средняя масса, г 9,02* 10,37 3,58 4,22
Суточный прирост, г/сут. 0,53 0,68 0,17 0,22
Удельная скорость роста,% г/сут. 8,4 9,9 6,3 7,0
Рацион,% массы тела в сутки 56,8 53,2 41,5 36,4
Кормовой коэффициент 7,1* 5,7 6,7* 5,3
Интенсивность дыхания, мг О2/г ч 0,957* 0,902 0,798 0,786
Расход О2 на прирост 1 г массы тела, г 0,287* 0,232 0,311* 0,278
У карася в условиях термоградиентного поля 25~ 29°С среднесуточный прирост и скорость роста оказались в 1,29 и 1,11 раза выше по сравнению с постоянным терморежимом 27°С. Величины суточного рациона и кормового коэффициента были соответственно на 12,3% (р< 0,05) и 20,8% (р< 0,05) больше при 27°С, чем в термоградиенте, что указывает на более эффективное конвертирование пищи рыбами в астатичных температурных условиях. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела оказались у карася соответственно в 1,02 и 1,12 (р< 0,05) раза ниже в термоградиенте, чем при 27°С.
В табл.2 представлены данные о росте и биоэнергетики стерляди и сибирского осетра в термоградиентном поле 20~28° С и при постоянной температуре 24° С, которая соответствует статичному температурному оптимуму роста молоди этих рыб. Суточный прирост массы тела и скорость роста стерляди и сибирского осетра в термоградиенте соответственно были в 1,33; 1,16 и 1,11; 1,33 раза выше, чем наблюдаемые при 24° С. Величины суточного
рациона и кормового коэффициента у стерляди и сибирского осетра оказались в термоградиенте соответственно на 10,3% (р< 0,05), 12,6% (р< 0,05) и 14,3%, 23,1% ниже, чем при статичном температурном оптимуме роста. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела рыб также оказались соответственно на 14,3% (р< 0,01), 6,1% (р< 0,05) и 20,1% (р< 0,05), 14,3% (р< 0,05) меньше в условиях термоградиентного поля.
В табл.3 приведены сведения о темпе роста, эффективности конвертирования пищи и энергетике молоди радужной форели при постоянных температурах и в термоградиенте. Из данных таблицы видно, что при постоянных температурах в диапазоне от 15 до 21° С наибольшая скорость роста рыб отмечается при 17° С, которая является статичным термальным оптимумом роста молоди радужной форели. Повышение температуры от 19 до 21° С привело к значительному снижению величин суточного прироста массы тела и скорости роста, что позволяет признать этот диапазон верхней субоптимальной для роста форели температурной зоной.
Таблица 2
Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди осетровых рыб при постоянной _температуре и в условиях термоградиентного поля_
Показатель Терморежим, °С
Стерлядь Сибирский осетр
24 20~28 24 20~28
Начальная средняя масса, г 0,71 0,71 1,43 1,41
Конечная средняя масса, г 3,68* 4,44 3,73* 4,08
Суточный прирост, г/сут. 0,15 0,20 0,38 0,44
Удельная скорость роста,% г/сут. 8,7 9,7 15,7 17,7
Рацион,% массы тела в сутки 25,1 22,5 38,0* 33,2
Кормовой коэффициент 3,5 3,0 2,6 2,0
Интенсивность дыхания, мг О2/г ч 0,803** 0,688 0,996* 0,935
Расход О2 на прирост 1 г массы тела, г 0,269* 0,215 0,161* 0,138
Таблица 3
Рост, эффективность конвертирования пищи и энергетические показатели молоди радужной форели при постоянной _температуре и в условиях термоградиентного поля_
Показатель Терморежим, °С
15 17 19 21 15 ~ 21
Начальная средняя масса, г 0,24 0,24 0,25 0,22 0,23
Конечная средняя масса, г 1,48 1,59 1,62 1,04* 1,61
Суточный прирост, г/сут. 0,049 0,054 0,054 0,033 0,055
Удельная скорость роста,% г/сут. 7,1 7,6 7,5 6,3 7,8
Рацион,% массы тела в сутки 42,9 48,2* 48,5* 64,1** 43,2
Кормовой коэффициент 7,5 8,2* 8,3* 12,2** 7,2
Интенсивность дыхания, мг О2/г ч 0,573 0,647* 0,750 0,910** 0,766
Расход О2 на прирост 1 г массы тела, г 0,240* 0,263* 0,307 0,416** 0,305
Примечание: для всех таблиц - * разность по сравнению с термоградиентным полем достоверна при р< 0,05, ** при р< 0,01.
В термоградиенте 15~ 21° С, когда рыбы самопроизвольно перемещались в нем, величины среднесуточного прироста массы тела и скорость роста форели были соответственно в 1,04 и 1,02 раза выше, чем отмеченные при 17° С. В условиях термоградиентного поля суточный рацион и кормовой коэффициент рыб были соответственно на 10,4% (р< 0,05) и 12,2% (р< 0,05) ниже, чем в условиях статичного температурного оптимума роста. Интенсивность дыхания и расход кислорода на прирост единицы массы тела у форели в условиях термоградиента были соответственно в 1,18 и 1,16 (р< 0,05) раза выше, чем при 17° С и практически одинаковыми с отмеченными при 19° С.
Таким образом, полученные данные показывают, что в условиях термоградиентного поля, когда рыбы самопроизвольно перемещаются в нем, в наибольшей степени реализуются потенции роста, оптимизируются энергетические показатели и эффективность конвертирования пищи по сравнению с наблюдаемыми в оптимальных для роста постоянных терморежимах. Скорость роста рыб в условиях термоградиентного поля в среднем для всех исследованных видов оказалась на 11,2% (2,6-17,8%) выше, чем при постоянных температурах. Величина кормового коэффициента, как показателя эффективности конвертирования пищи, в термоградиенте в среднем была ниже на 18,0% (12,2-23,1%), а расхода кислорода на прирост единицы массы тела меньше в среднем на 9,5% (0,6-20,1%), чем при контрольных постоянных температурах.
Известно, что чем лучше экологические условия существования организмов, тем более эффективно протекают метаболические процессы, больше энергии идет на прирост массы тела, уменьшается доля неиспользованной энергии [1, 2, 5]. Оптимизация роста и биоэнергетических процессов рыб в условиях термоградиентого поля в результате терморегуляционного поведения животных, позволяет рассматривать термоградиент как экологический
ресурс, реализация которого в аквакультуре может в значительной степени повысить эффективность выращивания молоди рыб, служить основой для дальнейшего совершенствования биотехнологии индустриального рыбоводства.
Список литературы
1. Бретт Д.Р. Факторы среды и рост // Биоэнергетика и рост рыб. М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1983. С. 275-346.
2. Бретт Д.Р., Гроувс Д.Д. Физиологическая энергетика // Биоэнергетика и рост рыб.М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1983. С. 203-275.
3. Голованов В.К., Валтонен Т. Изменчивость термоадаптационных свойств радужной форели Oncorhynchus mykiss Walbaшm в онтогенезе // Биол. внутр. вод. 2000. №2. С. 106-115.
4. Зданович В.В., Пушкарь В.Я. Влияние частых периодических колебаний температуры на метаболизм рыб // Вопр. ихтиологии. 2001. Т.41. №3. С.429-432.
5. Зданович В.В., Пушкарь В.Я. Температурная аста-тичность среды как экологический оптимум гидро-бионтов // Биол. науки Казахстана. 2007. № 4. С. 68-78.
6. Зданович В.В., Пушкарь В.Я., Келехсаев М.З. Особенности роста и энергетики молоди радужной форели Parasalmo (Oncorhynchus) mykiss при постоянной температуре и ее кратковременных периодических отклонениях в верхнюю субоптимальную зону // Вопр. ихтиологии. 2011. Т.51. №4. С.494-501.
7. Константинов А.С., Зданович В.В. Некоторые характеристики поведения молоди рыб в термоградиентном поле // Вестник МГУ. 1993. Сер. 16. Биология. № 1. С. 32-38.
8. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т.1. 293 с.
9. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2001. 512 с.
10. Fry F.E. The effect of enviromental factors on the physiology of fish // Fish Physiology, N.Y., London. 1971. V.6. P.1-98.
11. Caissie D. The thermal regime of rivers: a review // Freshwater Biol. 2006. V.51. № 7. P. 1389-1406.
12. Sutterlin A.M., Stevens E.D. Thermal behaviour of rainbow trout and Arctic char in cages moored in stratified water //Aquaculture. 1992. V.102. №1-2. P. 65-75.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НОВОГО ХИМИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ПОВЕДЕНЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ РАЗНОГО ПОЛА МЕТОДОМ
«ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ»
Ковязина Татьяна Константиновна, Лобастова Елена Васильевна,
Улитко Мария Валерьевна
Канд. биол. наук,доцент кафедры физиологими человека и животных, УрФУ, г. Екатеринбург
АННОТАЦИЯ
Цель: изучение психотропной активности нового производного тетрагидрохинолина методом «открытое поле» на крысах разного пола.
Метод. Исследование проводилось на беспородных нелинейных крысах возраста 6месяцев: 20 самцов и 20 самок. Для оценки показателей поведенческой активности и эмоциональности крыс использовали тест "открытое поле".
Результат. У самцов выявлено снижение показателей горизонтальной и вертикальной двигательной активности в экспериментальной группе стресс-устойчивых и стресс-неустойчивых животных относительно контрольных крыс, что свидетельствует о тревожности животных и не способности к качественному и полному обследованию пространства, указывает на неадекватность их поведения модельным вызовам среды под действием изучаемого вещества. Уменьшение числа вставания животного на задние лапы и обследования им отверстий расценивается как снижение показателя исследовательского поведения, и отсутствие желания расширить объем наличной информации о среде.
У самок показатели двигательной активности и уровень исследовательского поведения значительно превосходят таковые у самцов.
Выводы. Определены особенности психотропного действия нового производного тетрагидрохинолина соединения на поведенческую активность крыс разного пола: самки менее подвержены действию нового производного тетра-гидрохинолина по сравнению с крысами-самцами. ABSTRACT
Purpose: study ofpsychotropic activity of a novel tetrahydroquinoline method of "open field" in rats of different sexes.
Method. The study was conducted on mongrel rats nonlinear age of 6 months: 20 males and 20 females. To evaluate the performance of behavioral activity and emotionality of rats used the test "open field".
Result. Males .showed declines in both horizontal and vertical motor activity in the experimental group of stress-resistant and stress-unstable animals relative to the control rats, indicating that anxiety and animals are not capable of high-quality and full inspection of the space, points to the inadequate behavior of the model under the influence of environmental challenges the studied material. Reducing the number of standing up on their hind legs of the animal and testing them holes is regarded as a decline in the exploratory behavior, and lack of desire to expand the scope of information available about the environment.
In female indicators of motor activity and the level of exploratory behavior is significantly superior to those of males.
Conclusions. The features of the new psychoactive tetrahydroquinoline derivative compound on the behavioral activity of rats of different sexes: the females are less susceptible to the action of a novel tetrahydroquinoline compared to male rats.
Ключевые слова: стресс-устойчивые, стресс-неустойчивые животные, открытое поле, психотропный эффект, поведение.
Keywords: stress-resistant, stress-sensitive animals, open field, psychotropic effects, behavior.
Некоторые производные тетрагидрохинолинов обладают психотропным действием на центральную нервную систему, в связи с чем можно считать перспективным поиск и создание на их основе фармакологически активных структурных аналогов с возможным психотропным действием и перспективой терапевтического применения последних [1, 2].
Фармакологическое действие психотропных препаратов предопределено различиями в реактивности организма, обусловленными полом, возрастом, индивиду -ально-типологическими особенностями организма, развивающимися патологическимим процессами. Возможность различий в чувствительности к лекарственным средствам у особей разного пола и возраста подчеркивается как в экспериментальных исследованиях, так и в клинико-фармакологических работах [3].
Целью данного исследования является изучение половых различий в чувствительности к психотропному действию нового производного тетрагидрохинолина у крыс.
Производное тетрагидрохинолина (2 '-Бензил-4,4-диметил-1 ,2',3',4',4а',6'-гексагидроспиро[циклогексан-1,5'-пиразино[1,2-а]]хинолин-2,6-дион) синтезировано на кафедре технологии органического синтеза Уральского Федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Эксперимент был выполнен на 40 беспородных нелинейных крысах: шестимесячных самцах и самках массой 270-300 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище.
