Использования реакции на гипоксию с целью управлением поведением рыб в заморных озерах



В статье показана важность изучения и практического использования естественных поведенческих реакций рыб на гипоксию, что позволяет интенсифицировать процесс лова в условиях заморных озер.

Ключевые слова: гипоксия, ихтиофауна, поведение рыб, озерное рыбоводство, заморы, аэраторы

Для управления поведением рыб в естественных условиях заморных озер необходимо учитывать поведенческие особенности объектов лова, влияние факторов внешней среды и взаимосвязь между ними. Как показывает анализ, поведение рыбы в общем случае формируется под влиянием внутренних потребностей и внешних стимулов. Среда обитания в условиях заморных озер вызывает у рыб осенью и зимой в предзаморный период целый ряд поведенческих реакций. При этом наиболее сильным раздражителем, действующим на всех без исключения рыб, является, безусловно, содержание растворенного в воде кислорода. Поэтому реакцию рыб на понижение содержания кислорода в озере, возможно и необходимо широко использовать для интенсификации лова, как местных, так и разводимых рыб. Особенное значение имеет возможность управления поведением рыб с помощью кислородного градиента в естественных условиях заморных озер. Они преобладают на юге Западной Сибири и на Урале, составляя, на территории Тюменской области в лесоболотной зоне 80 % озерного фонда, а в лесостепной зоне — 95 % [1].

Как известно растворенный в воде кислород оказывает большое влияние на основные функции рыб, такие как питание, развитие, рост и, наконец, обеспечивает выживание рыб в водной среде. При этом дыхание является одной из наиболее важных функций организма. О значении дыхательной функции для рыб Леонид Борисович Кляшторин в своей монографии сказал следующим образом о дыхании и кислородных потребностях рыб [2]: «В отличие от существующих в довольно однородной газовой среде наземных животных гидробионты часто сталкиваются с дефицитом растворенного кислорода, который является одним из главных абиотических факторов, ограничивающих их жизнедеятельность».

В зависимости от концентрации кислорода в научной литературе принято подразделять физиологические реакции организма рыб по отношению к кислородному градиенту следующим образом:

− гиперксия — перенасыщение воды кислородом (более 100 % от нормального насыщения);

− нормоксия — насыщение воды кислородом обеспечивающее нормальную жизнедеятельность рыб;

− гипоксия — недонасыщение (дефицит) воды кислородом, которое кроме того подразделяют на острую гипоксию (кратковременное снижение концентрации кислорода) и хроническую гипоксию (существующую длительное время);

− асфиксия — отсутствие или недостаточное количество растворенного кислорода вызывающее массовую гибель рыб.

Явление снижения кислорода в воде может наблюдаться в естественных условиях, как в летний, так и в зимний период и сопровождается оно, как правило, массовой гибелью рыб — заморами [3]. Несмотря на достаточно большое количество работ посвященных физиологии дыхания рыб и их реакции на гипоксию по мнению В. И. Лукьяненко [4] изучению поведения рыб в кислородном градиенте, их способности обнаруживать и избегать, пониженные концентрации кислорода, к сожалению, не уделялось должного внимания, поэтому исследования в данном направлении необходимо продолжать. Так известно, что рыбы и беспозвоночные по-разному реагируют на недостаток кислорода (гипоксию): беспозвоночные впадают в состояние оцепенения, рыбы же начинаю гибнуть от асфиксии, если концентрация кислорода близка к пороговой, а до этого рыбы активно перемещаются по акватории водоема в поиске места для зимовки. В работе М. А. Перевозникова и О. Г. Голубковой [3] эта способность названа отрицательным хемотаксисом на дефицит кислорода. Впервые способность рыб обнаруживать и избегать воду с пониженным содержанием кислорода экспериментально впервые была доказана еще в 1913 году Шелфордом и Алле (ShelfordV., AlleW., 1913) [5]. В работе Л. Б. Кляшторина [2] убедительно показано, что устойчивость к гипоксии (средние значения пороговых концентраций кислорода) возрастает в ряду: осетровые, лососевые, окуневые, карпообразные, таким образом, показатель устойчивости рыб к дефициту кислорода является характерным признаком для групп рыб, внутри которых также проявляются видовые различия. При этом уровень дефицита кислорода относительно реакции рыб подразделяется на критические и пороговые величины. Пороговой называется концентрация кислорода, при которой рыба перестает потреблять кислород, а критической величиной называется концентрация кислорода, при которой начинается угнетение дыхания и понижение потребления кислорода [6]. Также необходимо учитывать, что устойчивость рыб к дефициту кислорода сильно варьирует и может изменяться в зависимости от целого ряда факторов (размера и возраста рыб, температуры воды, физиологического состояния, пола, накормленности, химического состава воды, наличия или отсутствия течения и много другого). Зависит уровень потребления кислорода от особенностей экологии рыб, так малоподвижные донные рыбы потребляют значительно меньше кислорода, чем подвижные, пелагические рыбы. Также выше уровень потребления и у молоди рыб по сравнению с взрослыми рыбами. Даже внутри популяции одного вида при прочих равных условиях (одинакового возраста, массы тела и накормленности) наблюдаются достоверные различия по степени устойчивости к гипоксии, которые обусловлены генетически, что позволяет осуществлять генетический отбор рыб по устойчивости к гипоксии [7]. Для обеспечения эффективного управления поведением рыб в условиях заморных озер с помощью искусственного кислородного поля необходимо знать и учитывать критические величины содержания кислорода вызывающие угнетение дыхания рыб. При использовании величины порога раздражителя (в нашем случае концентрации растворенного кислорода) можно с достаточной точностью установить границы физического поля, в т. ч. и кислородного. Следует также учесть, что различные виды рыб приспособлены к существованию в различных кислородных условиях, и имеют различную кислородную зону адаптации [8]. Так летальные концентрации по Т. И. Привольневу [9], в естественных условиях в температурном режиме 0 — +0,5⁰С составляют для пеляди 1,0–1,5 мг/дм³, окуня — 0,6–1,1, щуки — 0,3–0,6, карпа — 0,3–0,5. Наиболее выносливые рыбы нашей фауны — золотой и серебряный карась и линь не испытывают угнетения при концентрации растворенного в воде кислорода 0,3 мг/дм³.

Учитывая важность управления поведением рыб для оптимизации процессов лова, в практике промышленного рыболовства наиболее эффективно использование биологически значимых раздражителей, которые вызывают безусловные реакции (таксисы и рефлексы). Среди факторов внешней среды воздействующих на поведеческие реакции рыб выделяют биотические и абиотические. При этом реакции рыб на абиотические факторы внешней среды более просты и универсальны для различных видов [10], также давно было установлено, что все рыбы избегают участки водоема с обедненным содержание кислорода [11]. Как отмечал В. И. Лукьяненко [4] содержание кислорода в воде, его доступность для рыб определяет их расселение и выживаемость в водоеме и влияет на видовой состав ихтиофауны, т. о. проявление реакции рыб на изменения концентрации кислорода в воде естественных водоемов, является безусловным оборонительным рефлексом, выработавшимся в ходе эволюции и направленным на сохранение и увеличение вида. Появление реакции рыб на изменение кислородного режима в водоеме выработалось в процессе их эволюции и является одной из форм приспособления их к окружающей среде. Обитающие в заморных или периодически заморных озерных и речных водоемах рыбы адаптировались к заморным явлениям и своевременно покидают заморные районы. Благодаря чему эта реакция вошла в наследственность в виде безусловного рефлекса. Это позволяет нам сделать вывод о перспективности и необходимости использования этой реакции в управлении поведением рыб в естественных условиях заморных озер. Поэтому для управления поведением рыб отдел промышленного рыболовства ФГУП «Госрыбцентра» предложил использовать одновременно естественную оборонительную реакцию (безусловный рефлекс) на снижение кислорода в воде (гипоксию) и на течение. В качестве источников биологически значимых искусственных гидродинамического и кислородного полей в исследованиях использовались разработанные и изготовленные ФГУП Госрыбцентр поверхностные турбоаэраторы малой мощности Н19-ИАК/1 и Н19-ИАЛ/1 (0,5–3 кВт). Исследования проведенные отделом в подледные промысловые сезоны 2001–2004 гг. на типичных заморных озерах юга Тюменской области (озера Ипкуль, Большое Кабанье, Тангач) позволили сделать следующие выводы об управляющей функции искусственных физических полей, создаваемых турбоаэраторами в озерном рыбоводстве, которая заключается в нижеследующем:

1. Искусственные физические поля позволяют концентрировать и уплотнять рыбу в зоне облова, в результате чего отпадает необходимость в сплошном или последовательном отцеживании закидным неводом всей акватории озера и повышается результативность лова.
2. Искусственные физические поля позволяют управлять поведением рыб и обеспечивают практически 100 %-ное удержание рыбы в пределах локального кислородного поля, создаваемого на части акватории озера.
3. Искусственные физические поля позволяют успешно зимовать любым видам выращиваемых рыб в заморных озерах любой площади, в которых ранее подобная зимовка рыб была абсолютно невозможна из-за замора от которого гибель разводимой рыбы достигает 100 %.

Литература:

1. Антонов А. И. Особенности кислородного режима в заморных озёрах юга Западной Сибири // «Новый взгляд на проблемы АПК (к конференции молодых ученых, декабрь 2002 года, ТГСХА)», Т. 1. — Тюмень, — 2002. — С. 5–7.
2. Кляшторин Л. Б. Водное дыхание и кислородные потребности рыб. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 168 с.
3. Перевозников М. А., Голубкова О. Г. Этологические реакции рыб на кислородный режим // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ, Вып. 271. — Л., 1987. — С. 154–162.
4. Лукьяненко В. И. Экологические основы ихтиотоксикологии. — М., 1987. — 240 с.
5. Shelford V., Alle W. — Journ. Exptl. Zool. — № 14, s. 207–260.
6. Справочник по физиологии рыб /Под ред. А. А. Яржомбека. — М.: Агропромиздат, 1986. — 192 с.
7. Черноротов С. П., Ломакина Т. Ю. Опыт разделения объектов аквакультуры по устойчивости к дефициту кислорода в воде на примере карпа // Биологическая продуктивность водоемов Западной Сибири и рациональное использование — Новосибирск, 1997. — С. 265–266.
8. Привольнев Т. И., Королева Н. В. Пороговое содержание кислорода в воде для рыб зимой и летом // Известия ВНИОРХ, Т. 33. Физиология рыб. — М., 1953. — С. 116–132.
9. Привольнев Т. И. Пороговая концентрация кислорода в воде для рыб при разных температурах // ДАН, Т. 151, Вып. 2. — М., 1963. — С. 439–440.
10. Лапкин В. В., Поддубный А. Г., Протасов В. Р., Пятницкий И. И., Соболев Г. Н. Способ локального управления поведением рыб // Биология внутренних вод: инф. бюлл. № 50. — Л.: Наука, 1981. — С. 38–42.
11. Сравнительная физиология животных. Т. 1. — М., 1977. — 608 с.