На правах рукописи

УДК 591.3591.465+576.31

ЛАРИНА

Татьяна Михайловна

ПРИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ НОТОХОРДА

КУЛЬТИВИРУЕМОЙ МОЛОДИ ТРЕСКИ

GADUS MORHUA LINNAEUS, 1758

Специальность 03.02.06 — ихтиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва — 2011

Работа выполнена на кафедре биоэкологии биологического факультета ФГОУ ВПО «Мурманского государственного технического университета»

Научный руководитель: доктор биологических наук Журавлёва Нонна Георгиевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Микодина Екатерина Викторовна доктор сельскохозяйственных наук, профессор Привезенцев Юрий Алексеевич

Ведущая организация: Полярный научно—исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича (ПИНРО)

Защита состоится «27» мая 2011 г. в 1100 на заседании диссертационного совета Д 307.004.01 при Всероссийском научно—исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ФГУП "ВНИРО") по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, д. 17.

Факс: 8 (499) 264-91-76, электронный адрес: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "ВНИРО"

Автореферат разослан «_»_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук М.А. Седова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во многих странах мира наблюдается рост развития марикультуры проходных и морских рыб. В течение последних десятилетий наиболее интенсивные исследования по разведению морских рыб были выполнены в Норвегии, Шотландии, Японии, Китае (Макоедов, Кожемяко, 2009). Объектами морского рыбоводства стали около 30 видов морских рыб, основные из них: морская камбала Platessa platessa, палтус Hippoglossus hippoglossus, зубатка Anarhichas minor, треска Gadus morhua.

Атлантическую треску начали культивировать в Норвегии еще в 1884 г., выпуская личинок для увеличения промысловых запасов. В 2002 г. в Норвегии было произведено около 3 млн. шт. молоди, в 2004 г. из нее было выращено 9 тыс. т трески (Ларина, Журавлева, 2009). Всего в стране насчитывается 25 инкубационных питомников общей производительностью 85 млн. шт.

молоди. Объемы производства трески в Норвегии к 2020 г. могут достичь 400 тыс. т (Rosenlund, Halldrsson, 2007).

Производство рыбной продукции в различных секторах аквакультуры Российской Федерации составляет 142 тыс. т, прогнозируемые объемы могут достигнуть 200 тыс. т к 2012 г. По итогам 2009 г. Северо – Западный федеральный округ занимает третье место по региональному производству продукции аквакультуры в РФ и производит 20,8 тыс. т (Богерук, 2010).

Прибрежье Северо – Запада России, где для культивирования перспективны все виды аборигенных холодноводных рыб (Журавлева, 1997, 1998;

Данилов, 2002), имеет значительные возможности для развития марикультуры.

В Баренцевом море общая площадь акваторий, на которых могут быть организованы морские хозяйства, составляет около 6 тыс. га. По экспертным оценкам, в Белом море можно выращивать 8 тыс. т лососевых, 3 тыс. т мидий, 4 тыс. т водорослей (Анохина, 1994, 2000; Перспективы товарного …, 2000).

Основной барьер, сдерживающий развитие марикультуры трески – это массовое выращивание ее жизнестойкой молоди. При выращивании отмечена низкая выживаемость личинок и мальков, она составляет около 20 %.

Получение качественной молоди в промышленных масштабах, связанное с достижениями в области биотехники ее разведения, будет способствовать росту объемов товарного выращивания трески. Для совершенствования биотехники выращивания важно выяснение причин низкой выживаемости молоди.

Знание морфофункциональных характеристик ранних стадий онтогенеза позволяет лучше понять причины многих патологических процессов, возникающих при культивировании личинок. В связи с вышесказанным весьма актуально изучение причин деформаций нотохорда, низкой выживаемости и замедленного роста молоди трески.

Цель исследования – повышение выживаемости выращиваемой молоди трески путем выяснения причин возникновения деформации нотохорда в раннем онтогенезе.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

• Выявление особенностей развития плавательного пузыря трески • Верификация патологических изменений, возникших в плавательном пузыре, и причины его переполнения;

• Анализ морфологии пищеварительного тракта трески на ранних стадиях • Выяснение причин, возникновения повреждений стенки желудка а в дальнейшем – кифоза позвоночника, при выращивании молоди Положения, выносимые на защиту. У молоди трески возникают четыре типа нарушений развития плавательного пузыря. Развитие нотохорда и плавательного пузыря в раннем онтогенезе трески – критический период, который имеет продолжительность два месяца. Переполнение плавательного пузыря и впервые выявленные новообразования в плавательном пузыре являются причиной возникновения деформаций нотохорда и низкой выживаемости молоди.

Переполнение и повреждения кишечника инициируют накопление транссудата в абдоминальной полости молоди трески и искривление нотохорда, что в дальнейшем обусловливает кифоз позвоночника, формирование некондиционной молоди с низкой выживаемостью.

Научная новизна работы и теоретическая значимость. Выяснены причины, которые приводят к возникновению деформаций нотохорда.

Установлено, что переполнение кишечника пищей и повреждение эпителиальной выстилки его стенки приводят к возникновению деформаций нотохорда, а в дальнейшем – кифоза позвоночника. Показано, что развитие плавательного пузыря – критический период в раннем онтогенезе трески, а впервые выявленные новообразования в плавательном пузыре являются также причиной возникновения деформаций нотохорда и низкой выживаемости культивируемой молоди. Выяснено, что переполнение плавательного пузыря газами происходит не только при первоначальном его наполнении, после резорбции желточного мешка личинок, но и в течение всего периода раннего онтогенеза трески при несоблюдении гидродинамических условий. Результаты проведенных исследований помогут в решении актуальных вопросов раннего онтогенеза морских рыб, в определении причин их низкой выживаемости.

Представленные в работе результаты исследований вносят определенный вклад в развитие теории критических периодов.

Практическое значение работы. Результаты и выводы работы могут служить основой для совершенствования биотехники массового получения качественной молоди, необходимой для товарного выращивания трески в промышленных масштабах. На основании проведенных исследований при массовом выращивании молоди рекомендуется перманентный гистологический мониторинг.

Результаты работы вошли в учебное пособие «Большой практикум по биоэкологии» и используются в курсе лекций по аквакультуре и ихтиологии, читаемых в Мурманском государственном техническом университете.

Положения, результаты и выводы работы применяются при составлении региональных программ Мурманской области.

Исследования проведены по теме «Устойчивое развитие марикультуры трески и нарушения в развитии молоди» № ГР 01200808780 № темы 4.19/8;

01.07.2008 – 01.09.2012, а также при финансовой поддержке Европейского Союза проекта «North Cod».

конференциях «Наука и образование» (Мурманск, 2005 – 2010 гг.), (Мурманск, 2010 г.). На региональном конкурсе «Научная элита 2008»

был получен Диплом лауреата премии Губернатора Мурманской области (Мурманск, 2008 г.). Презентация результатов работы на X Московском международном салоне инноваций и инвестиций удостоена серебряной медали (Москва, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, Иллюстративный материал включает 54 рисунка и 11 таблиц. Список литературы содержит 306 источников, в том числе 225 на иностранном языке.

Благодарности. Считаю своим долгом выразить благодарность научному руководителю профессору, д – ру биол. наук Журавлевой Нонне Георгиевне за руководство в подготовке настоящей работы, и за предоставленную возможность исследовать материал из Норвегии (Morkvedbuchta), Исландии (IceCod, Iceland), Лофотенских о – ов (Lofilab), Ардтое (Viking, Ardtoe), Оркнейских о – ов, (Nufish, Orknea), поскольку Н. Г. Журавлева являлась координатором с российской стороны транснационального проекта «North Cod 2005 – 2007. A transnational project for sustainable development of cod farming».

Благодарность адресуется профессору Нурландского университета Оттесену Оддвару (Oddvar Ottesen, Nurland University, Bodoe, Norway) за предоставленную возможность использования материалов, а также профессору Нурландского университета Амину Анилу, руководителю лаборатории «Ardtoe Marine Laboratory» Дж. Треашеру, и сотрудникам кафедры биоэкологии Мурманского государственного технического университета.

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ

МАРИКУЛЬТУРЫ В СЕВЕРНЫХ СТРАНАХ

В главе представлен литературный обзор данных о разведении морских рыб с акцентом на ранние стадии их развития. Обзор включает два раздела:

марикультуры рыб, основные способы, используемые для подращивания личинок, которых можно выращивать на живых или искусственных кормах, либо применять смешанную биотехнику.

Причинам возникновения деформаций тела у молоди разных видов рыб, выращенных в условиях ферм и бассейнов, уделяют внимание многие исследователи (Paperna, 1978; Chatain, 1994; Abnormalities in finfish..., 1996;

Effect of water…, 1997; Normal and abnormal…, 1997; The opercular complex…, 1997; Planas, Cunha, 1999; Koumoundouros et al., 2001; Makhotin et al., 2001;

Morphological malformation…, 2001; Skeletal descriptors…, 2001; Effect of diet…, 2003). Для того чтобы понять причины возникновения подобных деформаций необходимо изучение нормального развития, поскольку начальные отклонения от нормы могут начаться в течение органогенеза и ранних этапов онтогенеза.

Во втором разделе даны краткие характеристики биологии взрослых особей трески, внешнего строения и поведения предличинок и личинок на изученных стадиях развития. Освещены теоретические и методологические предпосылки исследований. Знание периодов повышенной чувствительности необходимо для создания оптимальных условий в период инкубации эмбрионов и выращивания молоди с целью повышения их выживаемости, поскольку основным сдерживающим фактором развития марикультуры рыб является ограниченная возможность получения жизнестойкой молоди в промышленных масштабах. В литературном обзоре описаны все возможные факторы и причины, которые могут приводить к деформациям нотохорда.

В собственных исследованиях основное внимание отводится некоторым причинам – патологиям, возникающим в период раннего онтогенеза в плавательном пузыре и кишечнике молоди трески.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Морфологические исследования, направленные на выяснение причин деформаций нотохорда, были проведены в 2004 – 2010 гг. на базе кафедры биоэкологии Мурманского государственного технического университета.

Материалом для исследований служила молодь атлантической трески:

предличинки, личинки, мальки (Расс, 1946; Анисимова, Лавровский, 1991).

Объем исследованного материала и содержание работ, проведенных в 2004 – 2010 гг., представлен в таблице 1. Молодь трески была получена на фермах Шотландии, Исландии, Норвегии. Кроме того, в качестве материала для исследования служили личинки трески, выращенные в условиях бассейнов аквариальной базы Мурманского морского биологического института (ММБИ) в пос. Дальние Зеленцы (Восточный Мурман, Россия) и экспериментальной базы университета Буде (Норвегия) (рис. 1).

Температура воды, поступающей в бассейны в период выращивания личинок, соответствовала температуре воды в природных условиях и составляла на Восточном Мурмане 4 – 6 °С, в средней части Норвегии 10 – 12 °С. В период инкубации икры на Восточном Мурмане температура воды была 2 – 3 °С. В качестве корма использовали коловраток и однодневных науплий артемий. Личинок фиксировали на 8, 10, 13, 18, 40 и 46 сутки.

Объем исследованного материала и содержание работ, Место сбора материала промышленного Шотландия, Экспериментальные Morkvedbuchta Материал, полученный с ферм севера Европы, состоял из развивающейся молоди трески, пробы брали еженедельно, начиная с особей в возрасте от 0 суток после вылупления и до возраста 62 суток.

Предличинок, личинок и мальков (целиком) фиксировали на 1, 3, 5, 7, 10, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 59, 62 сутки после вылупления в 10 % формалине, абсолютном спирте, смеси Буэна, жидкостях Максимова, Ценкера, Карнуа.

Для приготовления гистологических препаратов использовали общепринятые методики (Роскин, Левинсон, 1957; Пирс, 1962; Лилли, 1969).

Изготовленные на санном микротоме серийные срезы толщиной 3 – 6 мкм окрашивали различными гематоксилиновыми красителями (Делафильда, Бемера, Эрлиха, Ганзена, Майера, Гейденгайна), при этом часть препаратов докрашивали эозином или светлым зеленым. Для выявления мукополисахаридов использовали реакцию Шиффа с перийодной кислотой, а также метахроматическое окрашивание тионином и толуидиновым синим для выявления кислых мукополисахаридов. Для этих же целей срезы окрашивали альциановым синим и обрабатывали по методу Гейла.

Микрофотографии изготовлены с помощью японского микроскопа Olympus и программы Cell – В. Средний диаметр клеток устанавливали на основании измерений около 100 клеток. Степень точности такого определения контролировали измерением диаметра ядер клеток на серийных срезах.

При изучении раннего онтогенеза трески придерживались представлений о развитии костистых рыб (Расс, 1946; Игнатьева, 1979; Черняев, 1980;

Махотин, 1982) с учетом теорий этапности развития В. В. Васнецова (1953) и экологических групп С. Г. Крыжановского (1948), теории критических периодов и чувствительных стадий. Описание препаратов проведено на основании предлагаемых гистопатологий, возникающих при действии загрязнителей воды (Bernet еt al., 1999). Математическую обработку материалов проводили с использованием общепринятых статистических методов (Терентьев, Ростова, 1977). Различия считали достоверными при превышении 95 % уровня значимости.

ГЛАВА 3. ДЕФОРМАЦИИ НОТОХОРДА, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ

НАРУШЕНИЯМИ В РАЗВИТИИ ПЛАВАТЕЛЬНОГО ПУЗЫРЯ

Анализу собственных результатов исследования, касающихся некоторых причин деформации нотохорда, обусловленных различными патологиями плавательного пузыря, предпослана характеристика морфофункциональных особенностей плавательного пузыря у взрослых и личинок рыб разных систематических групп. Приведены сведения о гистологических особенностях нормального развития плавательного пузыря в раннем онтогенезе трески.

Описание опирается на собственные материалы и иллюстрации.

Взрослые особи трески – закрытопузырные рыбы – не имеют воздушного протока, соединяющего пищеварительный тракт и плавательный пузырь.

Однако у молоди трески плавательный пузырь соединен с пищеводом с помощью пневматического дукта, то есть посредствам воздушного протока (рис. 2).

дефинитивного состояния плавательного пузыря являются метаморфозом, и сопряжены с иммунологическими явлениями. Дегенерация отдельных клеток воздушного протока начинается с 7 – 9 суток после вылупления. Хроническим воспалительным процессам, в которых отмечены пролиферация, и гиперпластические разрастания эпителия плавательного пузыря молоди, способствует переходный тип эпителия плавательного пузыря, который в норме выстлан одновременно плоским, кубическим и призматическим типами эпителиев.

В зависимости от температуры воды, по нашим данным, апоптозные клетки в воздушном протоке видны на 10 – 15 сутки после вылупления.

Воздушный проток сохраняется до 21 суток, на Восточном Мурмане при низких температурах остатки воздушного протока сохраняются до 40 суток (рис. 3). Никаких отклонений не было выявлено в нотохорде на этапе предличинки, пока не резорбирован желточный мешок.

Деформации нотохорда выявляются при переходе на этап смешанного питания, с 7 суток после вылупления и далее в течение 5 – 8 недель, после чего начинается формирование первых костных компонентов позвоночника.

В течение двух месяцев у выращиваемых особей наблюдали слабое, среднее и сильное искривление нотохорда в области позади черепа, в районе над плавательным пузырем.

Выявлены четыре типа нарушений развития плавательного пузыря, выражающиеся в переполнении его газами, как в начальный период наполнения, так и на разных этапах раннего развития (до 2 – х месяцев) в результате развивающегося воспаления вследствие нарушений биотехники выращивания. Предопухолевые процессы в плавательном пузыре молоди трески представляют собой нарушения соотношения воспалительных реакций и регенерации (избыточная и атипичная пролиферация), в сочетании с накоплением транссудата, либо экссудата и воспалительными изменениями (набухание коллагеновых волокон) в окружающей плавательный пузырь соединительной ткани.

Появлению опухоли могут предшествовать процессы, продолжающиеся длительный срок и сопровождающиеся как размножением, так и гибелью клеток. Опухоли образуются из эпителия плавательного пузыря путем гиперплазии (рис. 4).

Различную степень гиперплазии в эпителии плавательного пузыря наблюдали у 37 личинок. Выявляемые на препаратах опухоли были связаны с эпителием плавательного пузыря узкой, длинной или короткой ножкой.

В большинстве случаев опухоль растет в просвет плавательного пузыря в виде узла, который постепенно увеличивается в размерах. В таком случае можно говорить об одиночном, или уницентрическом, возникновении опухоли.

Иногда возникает два узла опухолей в просвете плавательного пузыря в его проксимальной и дистальной частях. Узлы могут иметь неодинаковое строение. Такое множественное, или мультицентрическое, возникновение опухолей наблюдали в двух случаях.

Эпителий разрастается и образует несколько слоев, располагается атипично, клетки принимают неправильную форму. Цитоплазма клеток светлая, мелкозернистая, ацидофильная, хорошо окрашивается эозином.

Иногда более крупные клетки со светлым и широким ободком цитоплазмы приобретают вытянутую форму. В опухоли могут наблюдаться дистрофические изменения в виде некроза, отложения извести, участков мукоидизации.

Аденомы наблюдали в 19 случаях. Они были хорошо различимы и варьировали в размере от 1 до 2 мм (рис. 5). В одном случае на дистальном конце плавательного пузыря в cоединительной ткани, выявлены грануломатозные повреждения в виде очагового разрастания воспалительного происхождения клеток соединительной ткани.

с пузырчатыми ядрами и маленькими ядрышками, а центральная ее часть была представлена некрозом (рис. 6).

Можно представить такие схемы развития опухолевого процесса:

– а) стадия гиперплазии; б) стадия воспаления; в) стадия развития грануломы;

– а) стадия гиперплазии; б) стадия развития аденомы; в) стадия развития аденомы с некрозом; г) стадия развития аденомы с кальцификацией.

Накопление транссудата, экссудата, простая и частично папиллярная гиперплазия, аденомы и грануломы приводят к перманентному значительному расширению плавательного пузыря, что в свою очередь вызывает постоянное механическое давление на нотохорд. В результате наблюдается искривление нотохорда и в дальнейшем деформация осевого скелета в виде кифоза позвоночника. Кроме того, сами выявленные доброкачественные опухоли оказывают негативное влияние на организм, что приводит к летальному исходу и является одной из причин низкой выживаемости молоди трески на ранних стадиях развития.

Показано, что развитие дефинитивного состояния плавательного пузыря – критический период в раннем онтогенезе трески. В результате анализа гистологических препаратов молоди трески было установлено, что переполнение плавательного пузыря и новообразования в нем являются причиной возникновения деформаций нотохорда.

ГЛАВА 4. ДЕФОРМАЦИИ НОТОХОРДА, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ

ПОВРЕЖДЕНИЯМИ КИШЕЧНИКА

Как упоминалось выше, развитие морского рыбоводства сдерживается трудностями массового получения полноценной жизнеспособной молоди из – за значительной гибели ее в процессе выращивания. Профилактические мероприятия должны базироваться на достаточно полном знании гистологического строения личинок, поскольку нельзя познать патологию, не имея представления о норме. Сведения по морфологии личинок, в частности, строению их пищеварительного тракта, который вовлекается в патологический процесс чаще, чем другие органы, остаются явно недостаточными.

Знание морфофункциональных характеристик позволяет лучше понять особенности физиологии пищеварения на разных стадиях онтогенеза молоди и причины многих патологических процессов, возникающих при выращивании личинок в условиях бассейнов и садков. Систематизированы материалы, касающиеся онтогенетических аспектов развития и светооптического строения кишечника у молоди разных видов рыб. Представлены особенности морфогенеза пищеварительной системы у питающихся и голодающих личинок трески. Этап смешанного и начало этапа экзогенного питания рассматриваются как критический период в развитии личинок трески.

У личинок трески на этапе смешанного питания пищеварительная система представлена кишечной трубкой, в которой морфологически различимы три отдела – передний отдел (пищевод и презумптивный желудок), средний отдел и, отделенный от него поперечной кольцевой складкой, задний отдел.

В пищеводе и заднем отделе кишечника появляются продольные складки слизистой, а в среднем отделе кишечника образуются поперечные складки, что приводит к увеличению его всасывающей поверхности (рис. 7).

При обилии кормовых организмов в емкостях выращивания и переедании у молоди трески отмечено переполнение кишечника пищей – это первый тип повреждения кишечника (рис. 8).

Рассмотрены деформации нотохорда, обусловленные переполнением кишечника молоди трески пищей. Перманентно переполненный пищей кишечник оказывает непосредственное и постоянное механическое давление на нотохорд, возникает его изгиб или курватура. Если подобное явление носит дискретный характер, оно не приводит к гибели особей, но увеличивает возможность появления личинок с деформациями нотохорда. Молодь с деформированным нотохордом остается жизнеспособной, но отстает в своем росте и развитии. Иногда кишечник наполнен жидкостью с высоким содержанием изогнутых подобно вибриону бактерий и в кишечнике наблюдались газовые пузырьки.

Представлены результаты анализа еще одной из причин возникновения деформаций нотохорда, а именно повреждение слизистой оболочки кишечника неадекватной пищей. Это второй тип повреждения кишечника, когда слишком крупные ракообразные, захваченные и проглоченные личинкой, своими острыми конечностями нарушают целостность эпителиального пласта стенки кишечника. При повреждении стенки кишечника наряду с детритом отмечены погибающие клетки эпителиального происхождения. В клетках эпителия кишечника в районе повреждения, сохраняется значительный полиморфизм ядер. Часть эпителиальных клеток уплощается вблизи повреждения. Ядрышки в этих клетках иногда прилежат к ядерной оболочке, но чаще располагаются в центральном участке.

В районе повреждения кишечника развивается комплекс защитно – регенерационных процессов, приводящих к ликвидации нанесенного дефекта.

Эпителиальный слой через некоторое время восстанавливается полностью, особенно в тех случаях, когда его нарушения незначительны и не затрагивают базальной мембраны (рис. 9).

Вместе с тем следует отметить, что повреждения эпителия кишечника, сопряженные с восстановительными процессами, вызывают перманентное воспаление брюшной полости и накопление в ней транссудата, что может привести к деформациям нотохорда в виде умеренного или сильного изгиба.

Продолжительное клинически выявляемое воспаление брюшной полости, совместимое с жизнью, ведет в дальнейшем к кифозу позвоночника у молоди трески. Молодь с деформациями нотохорда, а затем позвоночника имеет низкие темпы роста и развития. Она является некондиционной и не может быть использована для дальнейшего товарного выращивания.

повреждения слизистой кишечника или желудка грубой пищей и нарушается не только эпителиальный слой клеток, но и подлежащая базальная мембрана, возникают воспалительные процессы в подлежащей соединительной ткани, приводящие к значительному накоплению транссудата в абдоминальной полости и гибели особей.

дистофически изменены. Наблюдается фрагментация саркоплазмы, частичный лизис ядер. Мышечные волокна выглядят разрыхленными. В подлежащей соединительной ткани, расположенной вблизи повреждения, выявляются ядра в состоянии пикноза. Среди мышечных волокон встречаются скопления зернистых и незернистых гранулоцитов. При повреждениях целостности эпителиального пласта и базальной мембраны в процесс воспаления вовлекается также подлежащая соединительная ткань. В брюшной полости накапливается значительное количество транссудата и дебриса неизвестной природы. Чаще всего личинки с подобными нарушениями не способны к дальнейшему росту и развитию (рис. 10).

Четвертый тип повреждения кишечника наблюдается, когда слишком крупные организмы, захваченные личинками, с трудом перемещаются по кишечнику, сильно растягивая эпителиальную выстилку, что в ряде случаев Такого типа повреждения кишечника инициируют накопление отечной жидкости в абдоминальной полости. При этом содержимое кишечника попадает в абдоминальную полость и как следствие возникает воспалительный процесс, который всегда приводит к гибели особи. Подобное повреждение, названное нами непроходимостью и прободением кишечника, не совместимо с жизнью, личинки не выживают ни при каких условиях и погибают.

Основные (типичные) нарушения в развитии кишечника и нотохорда личинок трески на фермах севера Европы приведены в таблице 2.

Типичные повреждения кишечника личинок трески Воспаление (накопление транссудата) Скарификация эпителия кишечника Повреждение стенки кишечника Показано, что критический период в развитии нотохорда, когда возможна его наибольшая деформация, составляет, по крайней мере, два месяца от момента вылупления (рис. 12). При этом в 30 % случаев причинами деформации нотохорда являются нарушения в развитии плавательного пузыря и кишечника.

На основании проведенных исследований установлено, что деформации нотохорда у молоди трески в ряде случаев наблюдаются, когда в кишечнике отмечены крупные ракообразные, которые своими острыми конечностями могут травмировать эпителий стенки кишки и приводить к асциту.

Продолжительное клинически выявляемое воспаление брюшной полости, совместимое с жизнью, в дальнейшем ведет к кифозу позвоночника у молоди трески. Деформация и изгиб нотохорда может явиться следствием давления на него переполненного пищей кишечника. Это отмечено при переедании молоди трески в случае обилия кормовых организмов в емкостях выращивания. Подобное явление носит дискретный характер, оно не приводит к гибели особи, но увеличивает возможность появления личинок с деформацией нотохорда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение развития молоди необходимо для выяснения характера приспособлений на каждом этапе, вскрытия специфики строения и функции органов, а также выявления потребностей к факторам внешней среды. Без этого при ее выращивании. Так, например, для улучшения аэрации в течение определенного периода времени, от дна резервуара направляются быстрые и резко поднимающиеся потоки воды, для того чтобы препятствовать осаждению живых кормов. Личинки, находящиеся на дне попадают в эти потоки воды и с ними резко поднимаются на поверхность. При таком вертикальном перемещении личинки испытывают на себе уменьшение давления в окружающей среде приблизительно на 10 %, что и приводит к соответствующему увеличению давления в плавательном пузыре. Таким образом, внезапное уменьшение давления в окружающей среде может вызвать гиперинфляцию, то есть переполнение плавательного пузыря.

Существующее оборудование и способы выращивания молоди рыб, способствующий нормальному развитию организма молоди, как присутствие гидростатического давления на тех глубинах, где обитает молодь в природных рыборазводные заводы строят вертикальные садки, высотой до 10 метров, чем достигаются нормальные условия для развития молоди. Но это требует серьезных материальных затрат и вызывает дополнительные технологические и производственные трудности для обслуживающего персонала.

в производственных условиях содержания, на наш взгляд, возможно за счет максимального приближения их к природным условиям морских глубин.

Для этого необходимо введение в комплексы для выращивания молоди морских промысловых рыб дополнительного регулируемого параметра – гидростатического давления (искусственное изменение глубины ванны).

Достигается этот биологический эффект переводом ванны для выращивания молоди из открытого состояния в герметичное, с замкнутым режимом работы.

в ней устанавливается гидростатическое давление, соответствующее заданной оптимальной глубине существования молоди.

Комплекс для выращивания молоди рыб с поддержанием всех параметров жизнеобеспечения, включая гидростатическое давление, автоматизированный. С помощью программного обеспечения и компьютерных систем, он позволяет не только создать оптимальные условия среды для периода раннего развития до стадии малька в пределах 30 – 60 суток, но и снизить потери молоди промысловых рыб, при резком сокращении капитальных затрат при создании промышленных рыборазводных комплексов (Журавлева Н. Г., Казаков В. П., Рыбкин А. П., Оттесен О., 2009. Комплекс для выращивания молоди рыб // Пат. 2344596 РФ. № 2006142235).

Личинки трески являются сверхчувствительными к уровню насыщения воды газами. Поэтому при выращивании они склонны к гиперинфляции плавательного пузыря (King, Nardi, 2002; Shields et al., 2003), также отмечаемой и у других видов рыб (Johnson, Katavic, 1984; Bagarinao, Kungvankij, 1986;

Noga, 1996).

Переполненный плавательный пузырь является причиной искривления нотохорда. Патологические механизмы, которые лежат в основе воздействия переполненного плавательного пузыря на нотохорд проявляются в увеличении давления плавательного пузыря на нотохорд. Это давление оказывает Деформированный нотохорд приводит к неправильному морфогенезу позвоночника. В течение периода роста, неправильная форма позвонков становится более выраженной, таким образом, усиливается искривление позвоночника и возникает кифоз. Критический период развития деформаций нотохорда занимает период с 8 до 56 суток после вылупления, когда начинается формирование позвонков.

Переполнение и растяжение кишечника, которое наблюдается у личинок в течение критического для деформации нотохорда периода, возможно, также приводит к увеличению давления между плавательным пузырем и нотохордом. Обилие пищи в бассейнах для выращивания приводит к переполнению кишечника. Поэтому актуальна разработка диеты для личинок, его фракционирование. Крупные организмы, которые используются в качестве пищи, также могут привести к непроходимости, либо прободению кишечника.

Кишечная флора и размножение подобных вибриону бактерий может привести к воспалению стенки кишечника и накоплению отечной жидкости в абдоминальной полости.

Полученные данные позволят усовершенствовать биотехники массового выращивания качественной молоди для устойчивого развития марикультуры на Северо – Западе России и в северных странах Европы. Массовое выращивание качественной молоди будет способствовать росту объемов товарного выращивания и устойчивому развитию марикультуры трески.

Выявленная причинная обусловленность деформаций нотохорда, связанная с повреждениями плавательного пузыря и кишечника у молоди трески, открывает перспективы использования данного подхода для выяснения причин деформаций у других видов – объектов аквакультуры.

1. Характерной особенностью строения плавательного пузыря молоди трески является наличие такой провизорной структуры как временный воздушный проток, соединяющий плавательный пузырь и кишечник, резорбция которого происходит в течение 16 – 40 суток в зависимости от температуры воды. Дегенерация отдельных клеток воздушного протока начинается рано с 7 – 9 суток после вылупления. Развитие дефинитивной структуры и становление функции плавательного пузыря у молоди является критическим периодом (с момента перехода личинок на смешанное питание до двухмесячного возраста) в раннем онтогенезе.

2. Переходный тип эпителия плавательного пузыря представлен плоским, кубическим и призматическим типами эпителиев. При формировании газовой железы на фоне воспалительных и регенерационных процессов при утилизации воздушного протока рост эпителиальной ткани становится патологическим, возникают атипичные разрастания эпителия 3. Впервые выявленные у выращиваемой на фермах молоди трески доброкачественные (зрелые) опухоли первоначально не оказывают гибельное влияние на организм. Простая и частично папиллярная гиперплазия, аденомы и грануломы приводят к перманентному, значительному расширению плавательного пузыря, что в свою очередь вызывает постоянное механическое давление на нотохорд, его искривление и в дальнейшем деформацию осевого скелета в виде кифоза позвоночника.

4. Деформации нотохорда обусловлены переполнением плавательного пузыря газами, как в начальный период его наполнения, так и на разных этапах раннего развития (до 2 – х месяцев) в результате развивающегося воспаления (транссудат, экссудат, набухание коллагеновых волокон окружающей соединительной ткани) вследствие нарушений биотехники выращивания. Воспалительные явления увеличивают объем плавательного пузыря, что и оказывает механическое давление на нотохорд, искривляя его. Негативное воздействие на нотохорд происходит в течение двух месяцев его критического периода развития до окончания минерализации.

5. На ранних этапах онтогенеза у молоди трески происходят основные процессы дифференциации отделов пищеварительного тракта и становления его функциональной активности. Предличинки готовы к восприятию пищи извне с 4 суток после вылупления.

6. Повреждения кишечника обусловлены 1) скарификацией эпителия кишечника, 2) повреждением эпителия и подлежащей соединительной ткани острыми конечностями ракообразных, переполнением кишечника пищей, 4) непроходимостью и прободением крупной пищей.

Эти нарушения приводят к воспалению и накоплению отечной жидкости в абдоминальной полости, инициируют искривление нотохорда, либо вызывают гибель молоди.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для выращивания молоди трески при использовании в качестве корма природного зоопланктона рекомендуется его дробное фракционирование, и применение самых мелких форм. Для кормления предличинок и личинок трески рекомендуется использовать более продолжительное время культивируемые корма – обогащенных коловраток и метанауплии артемии.

Выращивание молоди трески необходимо проводить в рекомендуемых установках, где учитывается такой важный природный фактор как давление.

Кроме того, необходимо проведение гистологической экспертизы (гистологический мониторинг) на разных этапах массового выращивания молоди трески, что позволит своевременно оптимизировать диеты, режимы подачи пищи и условия их содержания для повышения выживаемости особей на ранних стадиях развития и увеличения объемов товарного выращивания трески.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Иллюстративный материал к введению.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Журавлева Н.Г., Ларина Т.М. Размножение трески в условиях бассейнового содержания на Восточном Мурмане // Рыб. хоз–во. № 4. – 2007. – С. 61 – 62.

2. Журавлева Н. Г., Оттесен О., Треашер Дж., Ларина Т.М. Развитие плавательного пузыря – критический период в раннем онтогенезе трески // Рыб. хоз–во. № 3. – 2008. – С. 51 – 52.

3. Журавлева Н.Г., Оттесен О., Амин А., Ларина Т.М. Новообразования в плавательном пузыре и деформации скелета молоди трески, выращиваемой в садках и бассейнах различных ферм на севере Западной Европы // Рыб. хоз–во.

4. Ларина Т.М., Журавлева Н. Г. Развитие марикультуры рыб в северных странах // Вестник МГТУ. Том 12. № 2. – 2009. – С.344 – 349.

- в материалах научных конференций:

5. Журавлева Н.Г., Пахомова Н.А. Ларина Т.М. Особенности морфогенеза кишечника личинок атлантической трески. «Наука и образование – 2005» // Матер. междунар. научно–технической конференции. – Мурманск: Изд–во 6. Журавлева Н.Г., Ларина Т.М. Некоторые особенности биологии и поведения личинок трески. «Наука и образование – 2006» // Матер. междунар. научно– технич. конференции. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” от 28.11.05. С. 690 – 693.

7. Журавлева Н.Г., Ларина Т.М. Газопузырьковая болезнь. Причины и профилактика газопузырьковой болезни. «Наука и образование – 2006» // Матер. междунар. научно–технич. конференции. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320501517 от 28.11.05. С. 693 – 695.

8. Журавлева Н.Г., Ларина Т.М. Причины возникновения деформаций нотохорда у молоди трески GADUS MORHUA MORHUA L. «Наука и образование – 2007» // Матер. междунар. научно–технич. конференции. Мурманск, МГТУ.

НТЦ ”Информрегистр” 0320700491 от 05.03.07. С. 631 – 632.

9. Журавлева Н.Г., Ларина Т.М. Развитие плавательного пузыря в онтогенезе трески GADUS MORHUA MORHUA L. «Наука и образование – 2007» // Матер.

междунар. научно–технич. конференции. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320700491 от 05.03.07. С. 633 – 634.

10. Ларина Т.М., Журавлева Н.Г., Оттесен О. Треашер Дж. Основные проблемы, препятствующие прогрессу культивирования атлантической трески Gadus morhua// Матер. междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование – 2008”. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320800238 от 21.01.08. С.

11. Ларина Т.М., Журавлева Н.Г. Оттесен О. Треашер Дж. Переполненный кишечник, как один из факторов приводящих к возникновению уродств позвоночника у молоди атлантической трески Gadus morhua // Матер.

междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование–2008”. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320800238 от 21.01.08. С. 497 – 498.

12. Ларина Т.М., Журавлева Н. Г., Оттесен О. Треашер Дж. Особенности строения пищеварительной системы в период перехода личинок атлантической трески Gadus morhua на экзогенное питание. // Матер.

междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование-2009”. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320900170, 2009. С. 613 – 617.

13. Zhuravleva N.G., Larina T.M. Morphogenesis of atlantic cod larvae gut. // Матер.

междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование – 2009”. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0320900170, 2009. С. 612 – 613.

14. Ларина Т.М., Журавлева Н. Г., Оттесен О. Сложности выращивания жизнестойкой молоди трески Gadus morhua L. на ранних стадиях развития. // Матер. междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование – 2010”.

Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0321000362, 2010. С. 807 – 809.

15. Журавлева Н. Г., Ларина Т.М., Оттесен О. К вопросу о причинах деформаций нотохорда молоди трески Gadus morhua L., выращиваемой в садках и бассейнах на фермах северных стран Европы. // Матер. междунар. научно – технич. конф. “Наука и образование – 2010”. Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0321000362, 2010. С. 775 – 778.

16. Журавлева Н. Г., Ларина Т.М., Оттесен О. Дисфункция первоначального наполнения плавательного пузыря – одна из причин аномалий развития молоди рыб. // Матер. междунар. научно–технич. конф. “Наука и образование – 2010”.

Мурманск, МГТУ. НТЦ ”Информрегистр” 0321000362, 2010. С. 803 – 806.