способ определения минимального значения солености морской воды, необходимого для воспроизводства данных морских беспозвоночных и/или изменения адаптивных возможностей их ранних стадий развития

Формула изобретения

Способ определения минимального значения солености морской воды, необходимого для воспроизводства данных морских беспозвоночных и/или изменения адаптивных возможностей их ранних стадий развития, включающий приготовление растворов морской воды различной солености с заданными интервалами солености среды обитания, размещение в них исследуемых объектов, определение функциональной активности объектов через определенный промежуток времени, отличающийся тем, что в качестве исследуемых объектов берут особей в преднерестовый период, а определение функциональной активности объектов проводят через 1 ч после размещения последних в морской воде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области биологии, а именно к способам определения пригодности акваторий для воспроизводства морских беспозвоночных и изменения адаптивных возможностей их ранних стадий развития и может быть использовано в марикультуре.

Известны работы по методам акклиматизации рыб и беспозвоночных в новые районы и водоемы (А.Ф.Корпевич. Теория и практика акклиматизации водных организмов, 1975). Одним из способов интродукции (вселения) является адаптация, т. е. животные проходят акклиматизацию к измененной температуре, солености, концентрации специфических ионов перед заселением в новый водоем, чтобы избежать резких изменений факторов среды.

Но проведению этих мероприятий должны предшествовать детальные исследования адаптаций животных интродуцентов к абиотическим факторам среды, так как без знания условий, обеспечивающих нормальное существование разных онтогенетических стадий, невозможно добиться максимальной реализации потенций того или иного вида.

Одним из важнейших абиотических факторов среды в прибрежной зоне моря, где в основном располагаются хозяйства марикультуры, является соленость.

Из научно-технической литературы известны методы исследования, дающие представление о возможностях организма при адаптации к новым соленостным условиям: определение устойчивости и потенциальной соленостной толерантности (В.В.Хлебович и А.П.Кондратенков. Потенциальная эвригалентность беломорского моллюска Hydrobia ulvae в кн. Моллюски. Пути, методы и итоги их изучения, 1971; В.В.Хлебович. Критическая соленость биологических процессов, 1974).

Известны также работы по определению толерантного диапазона морских беспозвоночных (В.Я.Бергер. Исследования адаптаций некоторых литоральных беломорских моллюсков к изменениям солености среды, 1971).

Однако недостатком этих методов является то, что они дают информацию о взрослых животных, а первые два длительны и трудоемки и требуют значительных затрат по уходу за животными.

Наиболее близким по технической сущности является метод акклиматизации к новым соленостным условиям взрослых организмов с последующим наблюдением за нерестом, оплодотворением, эмбриональным и личиночным развитием (В.Я. Бергер. "Соленостные адаптации водных организмов. Л. 1976, с. 112 123).

Однако этот метод также очень длителен (около года), трудоемок и невыгоден в финансовом отношении.

Изобретение направлено на разработку способа определения пригодности акваторий для воспроизводства морских беспозвоночных и изменение адаптивных возможностей их ранних стадий развития, при котором значительно сокращается время определения минимального значения солености морской воды, обеспечивающей гарантированное воспроизводство молоди; сокращение времени акклиматизации взрослых особей перед вселением; увеличение устойчивости личинок к изменению солености морской воды; а также значительное уменьшение трудоемкости, площадей и денежных затрат при производстве этих работ.

Данный экспресс-метод позволяет в течение часа оценить возможность акклиматизации хозяйственно важных видов морских донных беспозвоночных с пелагическим развитием личинок, а также определить минимальное значение солености морской воды, к которой следует акклиматизировать взрослых особей в преднерестовом состоянии перед вселением или получением в дальнейшем личинок, более устойчивых к изменению солености морской воды. Предлагаемый метод позволяет прогнозировать оседание личинок в годы с аномальными метеорологическими условиями, вызывающими значительные опреснения.

Предлагаемый способ основан на том, что нижние пределы солености морской воды, при которых еще нормально заканчивается эмбриональное развитие (от оплодотворения до выхода зародыша из яйцевых оболочек), самая уязвимая стадия раннего онтогенеза, и личиночное развитие не испытывает значительных отклонений от нормы, совпадает с нижней границей соленостного толерантного диапазона взрослых животных, определяемого по активности 100% особей при часовой экспозиции.

Таким образом, предлагаемое решение имеет следующие отличительные признаки от прототипа:

1) определение диапазона солености, необходимого для воспроизводства морских беспозвоночных в течение одного часа;

2) определение минимального или максимального значения солености, необходимой для получения эффекта большей устойчивости личинок к опреснению (или осолонению) после акклиматизации производителей в преднерестовом состоянии;

3) простота метода и воспроизведение его в производственных условиях, не требующих сложных исследований и аппаратуры.

Из научно-технической и патентной литературы данные признаки не известны, это позволяет признать совокупность существенных признаков изобретения новыми, что отвечает критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом. Животных помещают в емкости с морской водой различной солености: от соленой среды обитания либо в сторону уменьшения, либо в сторону увеличения солености, с интервалом в 1-2 ^o/_oo, по 20-100 особей в зависимости от размеров животных. Через 1 ч в каждой емкости подсчитывают количество особей (в), сохранивших нормальную для данного вида активность (показатель активности двустворчатых моллюсков открытые створки, фильтрация морской воды; у гастропод открытые крышечки, ползание и т.д.). Выделяют диапазон солености, где 100% беспозвоночных активны. В пределах этого диапазона можно акклиматизировать животных в новых для них местообитаниях без акклиматизации, но при близких значениях других факторов среды, особенно температуры. Следует отметить, что тестировать морских беспозвоночных можно как по отношению их к опреснению, так и к осолонению. При тестировании животных, не изолирующихся от среды или крупных по размерам, можно брать их меньшее количество для каждой исследуемой солености, но не менее 20 штук, и не помещать их в очень опресненную воду, чтобы избегать излишней гибели животных.

Вторым этапом метода является акклиматизация взрослых форм в преднерестовом состоянии. По состоянию гонад и в зависимости от температуры воды в море приблизительно подсчитывают, через какой промежуток времени может произойти естественный нерест в море, так как на акклиматизацию необходимо не менее 10-14 сут. Выбирают нужную соленость в пределах диапазона, определенного по активности 100% особей в опыте (либо на 1-2 ^o/_oo ниже пограничной солености, но не более, хотя это тоже не желательно, так как сокращается выход личинок по окончании эмбрионального развития) и проводят акклиматизацию.

Животных 5 суток акклиматизируют при постепенном повышении температуры (1^o за сут.), а затем, чтобы ускорить нерест, в последующие 2-3 дня температуру поднимают до максимальной для вида и данного местообитания. Беспозвоночных содержат при постоянном насыщении воды воздухом, периодически мешают воду. Если животные питаются в преднерестовом состоянии, им дают соответствующую пищу. Личинок, уже более устойчивых к новым условиям, можно получить от акклиматизированных животных либо в процессе естественного нереста при солености, где происходит акклиматизация родителей, либо путем искусственного оплодотворения.

Способ может быть реализован следующим образом.

Пример 1. Определяют соленостный толерантный диапазон моллюска Ischnochiton hakodadensis, для чего готовят емкости с морской водой от 32 до 12^o/_oo (с интервалом в 2^o/_oo), куда рассаживают по 50 особей. Более опресненную воду не берут, чтобы не гибли животные. Через 1 ч экспозиции подсчитывают количество (%) активных животных (хитоны перевернулись на брюшную сторону, присосались к дну, ползают) (табл. 1).

Диапазон 32-24 ^o/_oo необходим для нормального эмбрионального и личиночного развития хитонов. Так как хитоны находились в преднерестовом состоянии, а температура воды в море была 18^oC, хитонов акклимизировали к двум пограничным соленостям 24 и 22 ^o/_oo при естественном поднятии температуры воды, как в море от 18 до 20,5^oC. Через 9 сут. произошел естественный нерест и оплодотворение. Дальнейшее развитие личинок и их оседание происходило при этих же соленостях. Следует отметить, что количество личинок-трохофор, вышедших из яйцевых оболочек при 22 ^o/_oo, было на 15% меньше, чем при 24 ^o/_oo, а следовательно, осевших и прошедших метаморфоз также было меньше.

Пример 2. Определяют соленостный толерантный диапазон трепанга Stichopus japonicus. Рассаживают животных по 20 шт. в большие емкости (50 л) с морской водой от 32 до 16 ^o/_oo, с интервалом в 2 ^o/_oo и постоянной подачей воздуха в воду микрокомпрессорами. Показатели активности: "райтинг" реакция переворачивания на брюшную сторону за определенное время (контрольное время определяли в группе животных при 32 ^o/_oo); присасывание к субстрату, ползание. Через 1 ч подсчитывают количество (%) активных животных (табл. 2). Диапазон 32-26 ^o/_oo необходим для нормального эмбрионального и личиночного развития, но при 24 ^o/_oo 60% животных также были активны. Следовательно, животных-производителей можно переселять в районы, где постоянная соленость морской воды 26-24 ^o/_oo, так как при акклиматизации беспозвоночных в преднерестовом состоянии к соленостям, отличающимся по своим значениям от оптимальных, происходит сдвиг толерантного диапазона солености, что вызывает в свою очередь изменение диапазона солености, в котором нормально завершается эмбриональное и личиночное развитие и оседание жизнеспособной молоди.

Для хозяйств марикультуры, расположенных в районах с периодическими опреснениями поверхностного слоя морской воды, совпадающих по времени с нахождением личинок в этом слое и вызывающих их гибель, в лабораторных условиях можно получить личинок, более устойчивых к опреснению, чем в природных поселениях.

Выбор соленостей, к которым проводили акклиматизацию, обусловлен границами толерантного диапазона дальневосточного трепанга из залива Восток Японского моря 32-26 ^o/_oo, а также 24 ^o/_oo, переходной солености, пограничной с толерантным диапазоном. В емкость (50 л) помещали по 10-12 животных. Акклиматизация длилась 14 сут. за этот период времени температуру морской воды подняли по схеме от 16 до 25^oC. В течение первых 7 сут. температуру подняли от 15 до 22^oC, а последующие дни животных содержали при 25^oC. Время акклиматизации можно сократить до 10 сут. тогда из моря можно брать трепангов при более высокой температуре. Оплодотворение проводили искусственно при солености 32 ^o/_oo. Следует иметь в виду, что развитие личинок, полученных от родителей, акклиматизированных к солености 32, 26 и 24 ^o/_oo, также происходило при солености 32 ^o/_oo. Изучение влияния акклиматизации к опреснению показало, что оплодотворение, эмбриональное развитие и оседание завершились при более низких значениях солености после акклиматизации родительских особей к 26 и 24^o/_oo по сравнению с контролем (32 ^o/_oo) как в первом, так и во втором вариантах (табл. 3). И хотя развитие личинок проходило при 32 ^o/_oo, их адаптивные возможности сместились в сторону опреснения, то есть личинки стали более устойчивыми к понижению солености (табл. 3). Одним из отрицательных моментов является то, что личинки, полученные от родителей, акклиматизированных к 24 ^o/_oo, затормаживали вначале свой рост при содержании их при 32 ^o/_oo, хотя и осели при 18 ^o/_oo. Это значит, что верхняя граница толерантного диапазона также сдвинулась в сторону опреснения, что нежелательно там, где постоянная соленость морской воды 32 ^o/_oo.

Данный экспресс-метод позволяет:

а) в течение часа оценить возможность акклиматизации хозяйственно важных видов донных морских беспозвоночных с пелагическим развитием личинок;

б) определить минимальное значение солености морской воды, к которой следует акклиматизировать взрослых особей в преднерестовом состоянии перед вселением;

в) получить личинок, более устойчивых к изменению солености морской воды по сравнению с природной популяцией;

г) прогнозировать оседание личинок в годы с аномальными метеорологическими условиями, вызывающими значительные опреснения;

д) значительно уменьшить денежные затраты при производстве работ по интродукции животных;

е) снизить расходы на содержание и кормление личинок при выпуске в природную среду на стадии бластулы, а не содержание их до оседания в лабораторных условиях.

Таким образом, совокупность всех существенных признаков обеспечивает возможность значительного сокращения времени определения необходимого для интродукции диапазона, затрат на содержание животных и наблюдения за ними, значительного расширения акваторий для организации марикультурных хозяйств или реконструкции фауны водных бассейнов, подтверждает соответствие критерию "промышленная применимость".