Способ повышения токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОКСИКОУСТОЙЧИВОСТИ СТАНДАРТНОЙ МОЛОДИ ОСЕТРОВЫХ РЫБ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусская государственная орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия(72) Авторы Барулин Николай Валерьевич Шалак Михаил Владимирович Плавский Виталий Юльянович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусская государственная орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия(57) Способ повышения токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб, основанный на стимулирующем действии лазерного излучения, отличающийся тем, что на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза воздействуют поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм с частотой модуляции 50 Гц, плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 в течение 30-90 с. Изобретение относится к рыбоводству, а именно к способам выращивания молоди осетровых рыб, и может найти широкое применение как в технологии прудового, так и индустриального осетроводства. Известен способ повышения токсикоустойчивости у молоди осетровых рыб, основанный на обработке предличинок осетровых рыб фитогормоном эпибрассинолидом в концентрации 10-7 мг/л 1. Предварительная обработка заключается в выдерживании предличинок осетровых рыб в растворе эпибрассинолида в течение часа перед помещением в водную среду, содержащую один из токсикантов в следующих концентрациях сульфат меди (по иону медим) - 0,1 мг/л фенол - 1 мг/л детергент - 1 мг/л. По данным 1 процент токсикоустойчивости (выживаемости) при воздействии токсикантами после обработки эпибрассинолидом составляет 23,3 , тогда как у молоди, не подвергавшейся воздействию фитогормона, наблюдается гибель всех особей. Недостатком известного способа повышения токсикоустойчивости молоди осетровых рыб является низкий стимулирующий эффект препарата. Кроме того, широкое применение гормонального препарата в технологии прудового и индустриального осетроводства может иметь неблагоприятные экологические последствия и приводить к побочным эффектам. 12356 1 2009.08.30 Наиболее близким к заявленному способу является способ повышения токсикоустойчивости молоди сиговых рыб (тугуна), основанный на воздействии на личинки тугуна физическим фактором - слабыми импульсными магнитными полями в течение 80 мин 2. Устройство для обработки молоди магнитным полем включает излучатель, содержащий установленные в корпусе соосно электромагнитную катушку и постоянные магниты, один из которых выполнен в виде кольца, а другой - в виде цилиндра 3. Электромагнитная катушка расположена между магнитами и подключена к генератору Т-101, который генерирует модулированные сигналы с частотой 1-200 кГц и несущей частотой 100-2000 кГц,подвергнутые девиации с частотой 1 Гц. Корпус выполнен из материала, нейтрального к магнитной составляющей поля, а его полость заполнена композицией тонкодисперсных магнитоактивных компонентов. Магнитное поле создается с помощью генератора, задающего напряженность магнитного поля не выше 210-5 А/м. В качестве токсина, в отношении которого наблюдается повышение токсикоустойчивости молоди рыб при обработке их личинок импульсными магнитными полями, в 2 использованы водорастворимые фракции нефти. По данным 2 повышение токсикоустойчивости молоди тугуна 3 группы к действию нефтепродуктов достигается за счет активизации под действием импульсного магнитного поля внутренних ресурсов особей, обладавших сравнительно невысокими токсикорезистентными качествами. Недостатком известного способа является его низкая производительность, поскольку длительность обработки одной партии личинок рыб составляет 80 мин. Кроме того, невысока также и выживаемость мальков, обусловленная неоднородностью воздействия магнитным полем на мальков, находящихся на разных расстояниях от электромагнита. Дополнительным недостатком известного способа является необходимость соблюдения особых мер электробезопасности в связи с погружением электромагнита в воду. Задачей заявленного изобретения является повышение выживаемости потомства осетровых рыб в загрязненной промышленными отходами воде, повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых рыб за счет безопасного физического воздействия на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза. Поставленная задача решается в способе повышения токсикоустойчивости стандартной молоди рыб, основанном на стимулирующем действии физического фактора, модулированного по интенсивности, на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза воздействуют поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм с частотой модуляции 50 Гц, плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 в течение 3090 с. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Увлажненную оплодотворенную икру возвратного гибрида бестера (стерлядьбестер (1 на стадии органогенеза подвергают воздействию поляризованного лазерного излучения. Облучение осуществляют с помощью аппарата лазерного терапевтического Сенс-815, созданного на базе полупроводникового лазера. Излучение лазера расфокусировалось линзой с фокусным расстоянием 18 мм таким образом, чтобы размер светового пятна соответствовал размеру монослоя облучаемой икры. Технические характеристики аппарата Сенс-815 обеспечивают возможность воздействия лазерным излучением в непрерывном (частота модуляции 0 Гц) и модулированном режимах при частоте модуляции 1 2 5 10 50 Гц. Мощность лазерного излучения после линзыконтролировалась с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-3 С. Плотность мощности (в мВт/см 2) воздействующего на монослой лазерного излучения определялась по формуле Р/, где- средняя мощность лазерного излучения в мВт- площадь светового пятна (в см 2) на уровне монослоя икры. При воздействии лазерным излучением в непрерывном режиме и режиме модуляции средняя мощность излучения составляет Р 2505 мВт. Выравнивание мощности излучения в непрерывном и модулированном режимах осуществляют с панели управления аппа 2 12356 1 2009.08.30 ратом путем регулировки тока, протекающего через полупроводниковый лазер, и контролируют измерителем мощности ИМО-3 С. Для определения оптимального времени воздействия, оказывающего максимальный стимулирующий эффект на токсикоустойчивость стандартной молоди осетровых рыб, облучение икры проводят в течение 30 60 90 180 300 600 с. Полученные зависимости стимулирующего действия лазерного излучения (, ) от времени воздействия для различных режимов модуляции излучения представлены на фигуре. На фигуре по оси абсцисс отложено время облучения в с, а по оси ординат - величина стимулирующего действия лазерного излучения(жив / )- 100 , где жив - количество выживших экземпляров молоди после воздействия токсиканта в течение 7 суток- количество экземпляров молоди в начале воздействия токсиканта. При этом длительность воздействия токсиканта на протяжении 7 суток выбрана из того расчета, что к указанному временному промежутку наблюдался летальный исход (гибель) всех экземпляров молоди контрольной группы(на эмбрионы которой на стадии органогенеза не воздействуют лазерным излучением). Кривая 1 на фигуре соответствует варианту воздействия на эмбрионы на стадии органогенеза непрерывным (частота модуляции 0 Гц) инфракрасным лазерным излучением 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2. Кривая 2 получена при облучении эмбрионов инфракрасным лазерным излучением 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2, модулированным по интенсивности с частотой 1 Гц кривая 3 с частотой модуляции 2 Гц кривая 4 - с частотой модуляции 5 Гц кривая 5 - с частотой модуляции 10 Гц кривая 6 - с частотой модуляции 50 Гц. Контрольные (интактные) образцы икры выдерживают в тех же условиях, что и опытные образцы. Количество икринок в опытной и контрольной группах составляет 300 шт. количество повторностей - 3. Статистическую обработку полученных данных проводят по стандартной методике с использованием пакета. Достоверность полученных данных оценивают по критерию Стьюдента. Температура икры в момент ее облучения лазером (а также в контрольных образцах) составляла 161 С. Икру после лазерного облучения помещают в уменьшенные образцы аппаратов Вейса,предназначенные для инкубирования оплодотворенной икры, где, достигнув завершения эмбрионального развития, происходил выклев предличинок. Каждые опытные и контрольные группы содержат в отдельных аппаратах Вейса. В процессе инкубирования икры обеспечивается постоянство гидрохимических условий. Выклюнувшихся предличинок переносят в отдельные садки для каждой исследуемой группы. Плотность предличинок составляет 5000 шт./м 2. Переход на активное питание происходит через 101 суток. При этом плотность посадки личинок сокращают в 2 раза и она составляет 2500 шт./м 2. Первые 10 дней после перехода на активное питание кормление осуществляют науплиями артемии и стартовыми комбикормами в соотношении 6040 в последующем - 100 сухими комбикормами. Кормление осуществляют каждые 2 ч. В период выращивания температура воды составляет 202 С. Контроль над гидрохимическим режимом осуществляют ежедневно. Достигнув 50 суток (стандартных для рыбопосадочного материала осетровых рыб, выращенных в заводских условиях) проводят тесты на токсикоустойчивость. Для определения устойчивости к токсикантам используются пластиковые емкости объемом 5 л с аэрацией и с системой поддержания температуры. В качестве токсиканта используют сульфат меди в концентрации 0,1 мг/л. Установлено, что воздействие на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 способно оказывать стимулирующее действие на токсикоустойчивость стандартной заводской молоди. В таблице приведены значения токсикоустойчивости молоди осетровых рыб, эмбрионы которой на стадии органогенеза не подвергались (контрольная группа) и подвергались (опытная группа) воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра. 3 12356 1 2009.08.30 Из представленных данных следует, что воздействие лазерного излучения на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза приводит к значительному увеличению токсикоустойчивости молоди, что проявляется в увеличении процента выживших особей по сравнению с необлученными эмбрионами. Так, если в контрольной (необлученной) группе процент выживания под действием токсиканта 0 , то для группы рыб, эмбрионы которой подвергались воздействию модулированного лазерного облучения с частотой 50 Гц длиной волны 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 в течение 60 с,выживаемость в условиях воздействия токсиканта составила 68,96,7(достоверность отличий от контроля Р 0,001). То есть выживаемость молоди осетровых рыб, эмбрионы которой подвергались воздействию оптического излучения, находится на более высоком уровне, чем у необлученных особей. Отметим, что при воздействии немодулированного излучения с теми же параметрами (0,810,02 мкм, плотность мощности Р 2,90,2 мВт/см 2) максимальное отличие от контроля составляет 11,12,9(достоверность отличий от контроля Р 0,01) и наблюдается при 60 с. Значения токсикоустойчивости к сульфату меди молоди осетровых рыб,эмбрионы которой на стадии органогенеза не подвергались (контрольная группа) и подвергались (опытная группа) воздействию поляризованного лазерного излучения инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 различных параметров Режим воздействия, частота Время об- Токсикоустойчивость, Достоверность отлимодуляции, , Гц лучения, с чий от контроля Контроль 0 0 непрерывный,0 Гц 60 11,12,9 Р 0,01 модулированный,1 Гц 300 8,91,1 Р 0,001 модулированный,2 Гц 300 10,01,0 Р 0,001 модулированный,5 Гц 300 15,61,1 Р 0,001 модулированный,10 Гц 300 14,42,9 Р 0,001 модулированный,50 Гц 30 23,01,9 Р 0,001 модулированный,50 Гц 60 68,96,7 Р 0,001 модулированный,50 Гц 90 36,33,8 Р 0,001 модулированный,50 Гц 180 14,41,1 Р 0,001 Таким образом, представленные данные свидетельствуют, что воздействие поляризованным лазерным излучением как в непрерывном, так и модулированном режимах на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза обеспечивает повышение токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб. Величина стимулирующего эффекта токсикоустойчивости зависит от времени и режима воздействия лазерным излучением. На фигуре приведены зависимости величины стимулирующего эффектаот времени воздействия на эмбрионы осетровых рыб на стадии органогенеза непрерывного лазерного излучения (частота модуляции 0 Гц), а также излучения, модулированного с частотой 1 2 5 10 50 Гц. Как следует из фигуры, кривая 6, максимальное повышение токсикоустойчивости наблюдается при воздействии лазерным излучением в модулированном режиме (50) в течение 60 с и составляет 68,96,7(достоверность отличий от контроля Р 0,001). Увеличение или уменьшение времени воздействия в модулированном режиме (50 Гц) приводит к снижению токсикоустойчивости. Так, при времени воздействия 30 с токсикоустойчивость составляет 23,01,9 , а при 90 с 36,33,8 . Из данных, показанных на фигуре, кривая 6, следует, что дальнейшее увеличение времени облучения эмбрионов при 50 Гц приводит к снижению эффекта стимуляции. 4 12356 1 2009.08.30 Таким образом, при облучении эмбрионов осетровых рыб на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 максимальное стимулирующее действие токсикоустойчивости молоди осетровых рыб наблюдается при частоте модуляции 50 Гц и времени воздействия 3090 с. Стимуляция токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб наблюдается также и при воздействии непрерывным или модулированным лазерным излучением с частотой модуляции 1, 2, 3, 10 Гц. Однако, как следует из фигуры, во всех остальных вариантах модулированного воздействия 1 Гц (кривая 2) 2 Гц (кривая 3) 5 Гц (кривая 4) 10 Гц (кривая 5) а также непрерывного воздействия (кривая 1) стимулирующий эффект значительно ниже, чем в при частоте модуляции 50 Гц. Таким образом, максимальное повышение токсикоустойчивости при облучении оплодотворенной икры на стадии органогенеза поляризованным лазерным излучением инфракрасной области спектра с длиной волны 0,810,02 мкм наблюдается для модулированного режима воздействия с частотой модуляции 50 Гц, плотностью мощности Р 2,90,2 мВт/см 2 в течение 3090 с. Отличительной особенностью заявляемого повышения токсикоустойчивости стандартной молоди осетровых рыб является его высокая производительность и применимость как в технологии прудового, так и индустриального осетроводства. Как уже отмечалось, при мощности лазера 250 мВт за один сеанс в течение 3090 с обрабатываемая площадь с эмбрионами составляет 85 см 2 (в этом случае плотность мощности излучения составляет Р 2,90,2 мВт/см 2). Причем в отличие от прототипа (в котором необходим непосредственный контакт между электромагнитом и эмбрионами), заявляемый способ не требует контакта между источником лазерного излучения (лазером) и объектом воздействия (эмбрионами рыб). В заявляемом способе лазер может находиться на любом расстоянии от эмбрионов, при этом необходимая плотность мощности воздействующего излучения устанавливается путем изменения мощности излучения лазера и обрабатываемой площади с эмбрионами (размера светового пятна). При этом эффект воздействия не зависит от толщины слоя воды над поверхностью икры, поскольку вода не поглощает на длине волны воздействующего излучения. Достоинством заявляемого способа является отсутствие контакта с водой у источника лазерного излучения, что значительно повышает электробезопасность выполнения процедуры стимулирующего воздействия. К тому же в отличие от прототипа, в котором при передозировке возможен бактерицидный эффект 3, при использовании разработанного способа ингибирующего действия на молодь рыб не отмечается во всем исследуемом диапазоне воздействующего излучения (фигура). Отдаленные результаты показали, что использование заявленного изобретения позволяет получить жизнестойкое потомство, обладающее более высокой устойчивостью к воздействию токсических факторов, присутствующих в среде обитания молоди рыб. Таким образом, заявляемый способ позволяет получить жизнестойкое потомство и обеспечить повышение эффективности искусственного воспроизводства и выращивания молоди осетровых рыб, а также оптимизацию технологии прудового и индустриального осетроводства. Источники информации 1. Щеглов М.В. Пути повышения жизнестойкости осетровых и лососевых видов в раннем онтогенезе при антропогенной нагрузке Автореф. дис канд. биол. наук. - Астрахань, 2004. - 25 с. 2. .с. СССР 1218504 А 1, 1992. 3. Патент России 2155081. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6