ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
БИОТЕХНИКА ИСКУССТВЕННОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНОМОРСКОЙ КАМБАЛЫ-КАЛКАН И ГЛОССЫ
Целью данного занятия является изучение биотехники искусственного воспроизводства камбаловых рыб Азово-Черноморского бассейна: черноморской камбалы-калкана, азовского калкана, глоссы.
Рабочее задание:
1. Изучите историю разработки методов искусственного воспроизводства камбаловых рыб: черноморского калкана, его азовского подвида, лиманной и морской форм глоссы.
2. Изучите биологию черноморской камбалы калкан и азовского калкана, историю промысла.
3. Составьте блок – схемы последовательных этапов искусственного воспроизводства камбал с указанием технологических параметров.
4. Изучите особенности заготовки производителей, их содержания в искусственных условиях, получения половых продуктов и выращивания личинок и мальков.
5. Изучите особенности получения половых продуктов и выращивания личинок и мальков в искусственных условиях.
6. Проанализируйте литературу, составьте конспекты статей, оцените современное состояние работ по искусственному воспроизводству камбаловых, и пути их совершенствования.
7. Оформите отчет по практической работе в соответствии с пунктами рабочего задания.
8. Ответьте на контрольные вопросы.
Теоретическая часть
Черноморская камбала-калкан Scophtalmus (Рsetta) maeotica maeotica (Pallas) и его подвид - азовский калкан Scophtalmus (Рsetta) maeotica torosa (Rathke) – ценные промысловые виды. Это донные рыбы.
Черноморская камбала-калкан обитает вдоль всего побережья Черного моря на глубинах от 10-20 до 100-140 метров. Живет до 12-16 лет, отличается высокой плодовитостью от 1,2 до 14 млн. икринок. Нерестится с конца марта до второй половины июня на глубинах 10-60 метров, при температуре воды 8-12°С. Икра пелагическая.
В Черном море камбала-калкан достигает длины до 1 метра и массы до 15 килограмм. Это хищная рыба, питающаяся в основном рыбой (75%), ракообразными (24%) и моллюсками (1%).
В результате интенсивного промысла и ухудшения экологической ситуации произошло сокращение запасов камбалы-калкан более чем в десять раз.
Одновременно с мерами по ограничению влияния промысла на камбал-калкан, в АзЧерНИРО (ЮгНИРО) с 1964 года, а позднее и в других институтах (ВНИРО, Грузинское отделение ВНИРО, ИнБЮМ) были начаты исследования по разработке биологических основ их искусственного разведения. Работы проводиличь, с целью разработки биотехники получения промышленных количеств жизнестойкой молоди для восстановления и пополнения естественных популяций и обеспечения рыбопосадочным материалом марихозяйств для контролируемого товарного выращивания.
В процессе многолетних натурных и экспериментальных исследований решался комплекс проблем, которые условно можно разделить на две группы задач. Первая группа задач связана с обеспечением рыбоводного процесса необходимым количеством и качеством производителей: методы отлова, доставки и содержания в искусственных условиях, оценка их физиологического состояния и степени готовности к нересту,
разработка методов гормональной стимуляции созревания и нереста и другие; и задачи, связанные с получением половых продуктов и выращиванием жизнестойкой молоди, методы получения икры, осеменения, определение значений абиотических факторов среды, соответствующих разным этапам раннего онтогенеза, создание технических средств для инкубации икры и выращивания личинок, подбор кормовых организмов, определение их пищевой ценности, разработка рационов для разновозрастных личинок и мальков и др. Все это позволило в 2012 году (на ИИБ ЮгНИРО) перейти к получению жизнестойкой молоди калкана в промышленных масштабах.
Азовская камбала-калкан встречается в море почти по всей акватории, кроме приустьевых зон рек. Ведет придонный образ жизни, часто закапывается в грунт. Плотные промысловые скопления образует весной и осенью, когда подходит в прибрежье на откорм. Зимует азовский калкан в центральной части Азовского моря и в других районах, где сохраняется положительная температура воды [2, 15]. Начало кормовых и зимовальных миграций зависит от температуры воды, нерестовых – от состояния гонад. При весеннем прогреве воды до 3 °С начинаются миграции калкана в прибрежные районы. Здесь он питается тюлькой, бычками, молодью рыб, крабов, креветок и др.
В настоящий период естественная популяция азовского калкана находится в депрессивном состоянии. Промысловые запасы этого ценного вида рыб устойчиво снижаются, главным образом, из-за неудовлетворительных природных условий воспроизводства (в первую очередь – низкая соленость Азовского моря). Общая численность азовского калкана по результатам учетных траловых работ, проведенных специалистами НИАМ в 2011 г., составила 767 тыс. экз. общей биомассой 272 т [1]. По их мнению, существующие природные условия в Азовском море едва ли позволят ожидать роста запаса калкана в ближайшие годы.
О депрессивном состоянии естественных популяций азовского калкана свидетельствуют статистические данные ЮгНИРО. Уловы азовского калкана в 1976 году достигали 1841 тонн. В последующие годы уловы постепенно снижались: до 500 т в 1990 г., затем до 75 т в 1997 г. и до 25 т – в 1998 г. В течение последних лет отмечается катастрофическое снижение запасов и соответственно уловов. В 2011 г. уловы азовского калкана составили 3 т 635 кг, а в 2012 г. всего 831 кг.
Все предпринимаемые меры регулирования численности камбал оказались не действенными, поскольку контроль за их соблюдением малоэффективен. В сложившейся ситуации актуальным является решение проблемы получения жизнестойкой молоди камбалы для пополнения запасов естественных популяций и товарного выращивания. Работы по искусственному воспроизводству азовского калкана были начаты в 1980-х годах сотрудниками АзНИИРХа и его отделения в Бердянске. В ЮгНИРО к этим работам приступили в 1998 г. На основании данных, полученных в ходе исследований, была разработана биотехнология искусственного разведения.
Камбала-калкан Scophtalmus (Psetta) maeotica Pallas. Одновременно с мерами по ограничению влияния промысла на камбал, в АзЧЕРНИРО (ЮгНИРО) с 1964 года, а позднее и в других институтах (ВНИРО, Грузинское отделение ВНИРО, ИнБЮМ) были начаты исследования по разработке биологических основ искусственного разведения камбалы.
Целью этих исследований являлось разработка биотехнологии получения в промышленных количествах жизнестойкой молоди для восстановления и пополнения естественных популяций и обеспечения рыбопосадочным материалом марихозяйств для контролируемого товарного выращивания.
Общая схема биотехнического процесса искусственного воспроизводства черноморского калкана и азовского подвида включает следующие основные этапы:
заготовка и преднерестовое содержание производителей;
получение зрелых половых продуктов и осеменение икры;
инкубация икры;
выдерживание предличинок и подращивание личинок до окончания метаморфоза;
выращивание сеголеток;
культивирование микроводорослей и живых кормов;
выпуск молоди в естественные водоемы;
В ходе проведенных работ было установлено, что производителей калкана для рыбоводных целей целесообразно заготавливать с 20.04 по 10-12.05.
После краткосрочной акклимации начинается процесс бонитировки, который заключается в дифференцировании рыб по половой принадлежности, определению размерно-весовых показателей, стадии зрелости половых желез и размера ооцитов, а также выбраковки рыб с повреждениями разного характера в карантинный бассейн.
Половую принадлежность можно легко определять экспресс-методом, который заключается в использовании «подсветки» в области расположения гонад.
Определение степени зрелости половых желез осуществляется путем отбора половых клеток из гонад и семенников щупом. Размер клеток и степень завершенности трофоплазматического роста определяют при просмотре проб икры под бинокуляром. Степень зрелости семенников определяют при просмотре капли спермы или семенной ткани под микроскопом.
Для содержания производителей используют проточные бассейны и рециркуляционные установки с замкнутой системой очистки воды (УЗВ).
Черноморский калкан относится к порционнонерестящимся видам. Особи, имеющие наряду с желтковыми ооцитами созревающие (стадия IV-V), продуцируют от 2 до 9 порций зрелой икры без гипофизарной обработки. Установлено, что для созревающих самок калкана оптимальной температурой является 10-13 °С. При увеличении температуры до18 °С резко возрастает число рыб с резорбцией и ухудшается качество овулировавшей икры.
Диаметр овулировавшей икры черноморской камбалы калкана варьирует от 977 до 1300 мкм. Икринки калкана прозрачны, шарообразной формы, диаметр жировой капли в большинстве случаев не превышал 219 мкм, изменяясь в пределах от 200 до 225, 4 мкм.
Осеменение проводят «полусухим» методом. Результаты осеменения в зависимости от температуры воды оценивают спустя 1,5-2 часа, определяя процент нормального развития на этапе дробления (2-4 бластомера). Для инкубации отбирают икру с процентом оплодотворения не менее 50 %.
Нормальное развитие эмбрионов калкана обеспечивает взвешенное состояние яйцеклеток в период инкубации, которое отмечается при солености от 17 ‰ и выше. При температуре 14-16 °С максимальное количество вылупившихся предличинок было получено в воде соленостью 18-22 ‰. При более низких значениях солености, как и при более высоких, возрастало количество выклюнувшихся личинок с отклонениями от нормального развития.
Продолжительность эмбрионального развития зависит от температуры воды. При инкубации икры при постоянной температуре эмбриональный период при 10° продолжается 220 ч, а при 16° – 84 ч. При 14-16° эмбриогенез калкана длится 3,5-4 суток.
Выращивание личинок черноморского калкана от выклева до 50-60-суточного возраста проводится в тех же рециркуляционных установках, что и инкубация икры при начальной плотности посадки 30 экз./л. В период выращивания осуществляется постепенный подъем температуры максимально до 20 °С, соленость – 17-19 ‰, содержание растворенного кислорода не менее 7-8 мг/л.
Жизнеспособные личинки калкана при температуре 18-19 °С переходят на активное питание на 4-5 сутки. В качестве стартового корма использовали инфузорий, коловраток, науплиальные и копеподитные стадии морского и солоноватоводного зоопланктона. На более поздних этапах – все разновозрастные стадии веслоногих и ветвистоусых ракообразных, науплии артемии, стартовые комбикорма.
Выращивание сеголеток черноморского калкана начинается с периода завершения личинками метаморфоза в 55-60 суток. Выживаемость молоди на данном этапе выращивания высока и достигает 75 %. Мальки, в отличие от личинок, отличаются большей эврибионтностью по отношению ко всем основным абиотическим факторам.
Наибольшая смертность личинок отмечена при их переходе на внешнее питание и в начале экзогенного питания. В это время погибают не только личинки, имеющие в своем развитии дефекты, препятствующие нормальному пищевому поведению, но также и значительная часть личинок, не имеющих явных морфологических и анатомических отклонений.
При этом наблюдается два последовательных пика смертности личинок, имеющих разные причины. Первый пик смертности (3-4 сутки после вылупления) отмеченный непосредственно перед переходом личинок на внешнее питание объясняется стрессом при пересадке в выростные емкости, а также последствиями стресса в период инкубации. Погибающие в этот период личинки могут иметь различные дефекты в развитии. Второй пик смертности (6-8 сутки после вылупления) наблюдается в начале экзогенного питания и он совпадает с наступлением "точки необратимого голодания", т. е. когда погибают не перешедшие на экзогенное питание личинки. Причиной этого пика смертности может быть не только ухудшение гидрохимических параметров среды в системах выращивания личинок при переводе их на питание, но и бактериальное загрязнение выростных бассейнов из-за внесения в них нестерильных кормовых организмов, а также гибель личинок, не перешедших на внешнее питание.
В связи с этим при искусственном разведении камбал необходимо создание максимально стерильных условий на всех этапах разведения. Достигается эффект при использовании механической очистки и обеззараживании воды, инкубации пелагической икры и выращивание личинок в условиях водообмена с регулируемыми температурным и световым режимами, культивирование живых кормов и внесение в выростные емкости микроводорослей, коловраток и науплий артемии по потребности.
Обеззараживание воды осуществляют после механической очистки с помощью ультрафиолетового облучения до значения общего микробного числа равного нулю, на всех этапах разведения контролируют содержание микробных клеток и регулируют их численность, при этом инкубацию икры проводят со скоростью водообмена 7-14 об/сутки, обеспечивая содержание микробных клеток не более 500 на мл, и одновременно перемешивают икру воздухом с интенсивностью 0,01-0,03 дм3/мин, а выращивание личинок проводят с постепенным увеличением скорости водообмена от 0,3-0,5 об/сутки в начале выращивания до 4-5 об/сутки на начальных стадиях метаморфоза, поддерживая содержание микробных клеток не более 1-1,5 тыс.млн. кл/мл.
Живые корма целесообразно культивировать в накопительном режиме в обеззараженной воде и вносить в выростные емкости при содержании микробных клеток в культуре микроводорослей не более 50 млн.кл/мл, в культуре коловраток не более 100 млн.кл/мл, а в культуре науплий артемии не более 500 млн.кл/мл.
Необходимость поддержания максимальной стерильности воды на всех этапах получения молоди камбалы-калкана обусловлена отсутствием у личинок иммунных средств защиты вплоть до завершения стадии метаморфоза.
Получение урожая микроводорослей и коловраток с требуемой степенью чистоты достигается путем их культивирования в накопительном режиме с использованием полностью обеззараженной воды и питательной среды, в закрытых емкостях, при этом культивирование не следует проводить более 5-7 дней с целью снижения риска бактериального загрязнения. Камбала-глосса (Platichthys flesus luscus Pallas, 1814) – имеет широкое распространение в морях северного полушария. В Азово-Черноморском бассейне обитает южный подвид речной камбалы, которая заселяет шельфовую зону до глубин 160 м, а также успешно заселяет лиманы, поскольку легко приспосабливается как к опресненным,
так и к водам с высокой соленостью (до 60‰).
Глосса достигает длины 37 см и массы около килограмма, ведет придонный образ жизни, держится на песчаных и песчано-илистых грунтах, является типичным бентическим хищником. Глосса размножается в холодное время года (январь-март) при температуре 7-10°С, оптимальная соленость 25-35‰. Половая зрелость наступает на втором-третьем году жизни, плодовитость от 42 до 1302 икринок, нерест многопорционный.
В Азово-Черноморском бассейне выделяют две популяции (формы) – морскую и лиманную, отличающихся по ряду морфологических признаков.
В последнее десятилетие уловы глоссы значительно сократились и не превышают несколько десятков тонн. В связи с этим весьма актуальным является решение проблемы получения жизнестойкой молоди в промышленных масштабах для пополнения запасов естественных популяций и товарного выращивания в лиманных хозяйствах. Биологические особенности этого вида, и в первую очередь: широкая биологическая пластичность, высокий темп роста, большая плодовитость, раннее созревание – делает глоссу перспективным объектом марикультуры.
Экспериментальные исследования по разработке биологических основ и биотехнологии искусственного воспроизводства черноморской камбалы-глосса выполнялись в 70-80 годы. Сотрудники ЮгНИРО работали с морской популяцией в северо-восточной части Черного моря. Сотрудники Одесского отделения ЮгНИРО работали с лиманной популяцией глоссы, обитающей в лиманах северо-западного Причерноморья. В Бердянском отделении ЮгНИРО работалт с азовской популяцией глоссы. В результате всего комплекса выполненных исследований получены характеристики производителей глоссы из разных биотопов. Выявлены особенности развития и функционирования репродуктивной системы в преднерестовый и нерестовый периоды. Описаны эмбриональное и личиночное развитие глоссы в условиях культивирования. Определены оптимальные и пороговые значения важнейших факторов внешней среды для зародышей и личинок, изучены рост, питание, поведение, выживаемость личинок от вылупления до жизнестойкой стадии. На основании данных экспериментов была разработана биотехника искусственного разведения глоссы. Она включает следующие работы: - заготовка и преднерестовое содержание производителей;
- получение зрелых половых продуктов и осеменение икры;
- инкубация икры;
- выдерживание предличинок и подращивание личинок до окончания метаморфоза;
- выпуск молоди в естественные водоемы;
- проведение лечебно-профилактических мероприятий.
В 90-е годы в Сивашском рыбопитомнике ежегодно получали и выпускали в лиманы от 0,2 до 0,8 млн. жизнестойких личинок и молоди глоссы.
При работе с лиманной формой глоссы здоровых, физиологически полноценных производителей рекомендуется заготавливать в осенний период (октябрь-ноябрь), когда рыба образует предзимовальные скопления, или ранней весной перед проведением нерестовой кампании непосредственно в нагульных водоемах. Глоссу морских популяций, обитающих на глубоководных банках (например, на Анапской банке, глубина 40-60 м), отлавливают осенью, зимой или ранней весной донным тралом. Оплодотворенную икру камбалы-глоссы можно получать двумя способами: путем создания условий для естественного нереста и путем отцеживания зрелых половых продуктов от интактных или созревших после гормональных инъекций производителей. Основным стимулом для начала нереста глоссы является устойчивое повышение температуры воды до 6-10 0С. При этой температуре наблюдается массовый нерест глоссы. Оплодотворенная икра глоссы всплывает в воде соленостью выше 18‰. Опустившаяся на дно икра погибает. Поэтому ее инкубируют в воде высокой солености 19-25‰. Диаметр оплодотворенной икры глоссы
составляет 0,75-1,15 мм.
Более эффективным методом получения оплодотворенной икры является содержание рыб в контролируемых условиях, температурная стимуляция нереста, отбор зрелых половых клеток путем отцеживания и осеменение икры в искусственных условиях. Созревание самок можно значительно ускорить путем введения гормональных препаратов: ацетонированных гипофизов своего вида или сазана, хориогонина. Икру одной самки осеменяют спермой 2-3 самцов. При отсутствии эякулята для осеменения можно использовать сперму из гомогената семенника. Осеменение ведут "полусухим" способом при температуре 7-12 °С, солености - 19-25 ‰. Режим инкубации: температура - 7-12 ⁰С, соленость - 19-25 ‰, содержание растворенного кислорода -7-10 мг/л (80-120% насыщения), pН - 8,2-8,4, освещенность 400-500 лк. Весь процесс эмбрионального развития глоссы при данной температуре длится 7-7,5 суток, при 8-10 °С - 5-6 суток, при 10-120 - 3,5-4 суток. В возрасте 55-60 суток все личинки завершают метаморфоз. Длина их составляет 1,5-1,8 см, масса - 70-100 мг. Для выращивания личинок камбалы глоссы применяются как открытые, так и замкнутые системы. В качестве открытых систем могут быть использованы проточные железобетонные бассейны (пруды) объемом 50-100-200 м3 под открытым небом или пластиковые бассейны объемом 1,5-6 м3, размещенные в помещении оранжерейного типа; в качестве закрытых систем - выростные промышленные рециркуляционные установки рабочим объемом 16-20 м3.
При переходе личинок на активное питание основными потребляемыми объектами являются микроводоросли, трохофоры моллюсков, инфузории и мелкая коловратка размером 110-150 мкм. Спустя двое-трое суток личинки способны питаться уже крупной коловраткой размером 200-250 мкм и науплиями копепод. После рассасывания желточного мешка пищевая активность личинок возрастает. В пищевом комке встречаются все более крупные организмы. Доминирующими объектами питания являются коловратка (52%) и копеподы (37,5%), встречаются личинки Bivalvia и Ostracoda. Мальки активно питаются олигохетами, фаршем из мидий, креветок, рыбы, искусственными кормами.
Вопросы для самостоятельного изучения:
1. Характеристика камбалы-калкан - промыслового объекта в Черном море.
2. Работы по разведению камбалы-калкан в Черном море.
3. Разработка биотехники культивирования лиманной и морской форм камбалы-глоссы.
4. Особенности заготовки гипофизов камбал, ацетонирование, приготовление гипофизарных препаратов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Эколого-биологическая характеристика черноморской камбалы-калкан.
2. Получение зрелых половых продуктов и осеменение икры черноморской камбалы-калкан.
3. Особенности выращивания личинок камбалы-калкан.
4. Получение зрелых половых продуктов и осеменение икры азовской камбалы-калкан.
5. Камбала-глосса как объект промысла и культивирования в Азово-Черноморском бассейне.
6. Эколого-биологическая характеристика камбалы-глоссы.
7. Заготовка и содержание производителей камбалы-глоссы.
8. Оплодотворение и инкубация икры глоссы.
9. Выращивание личинок камбалы-глоссы до жизнестойкой стадии.
Литература [1, 2 ,3, 19, 20-24]
