Становление структуры и гидролитических функций пищеварительной системы черноморской кумжи и стальноголового лосося на ранних этапах онтогенеза

Актуальность проблемы. Нарастающее антропогенное воздействие на природные экосистемы приводит к нарушению экологического равновесия в любой точке планеты. Экологические катастрофы, в первую очередь, затрагивают низших позвоночных — рыб, следствием этого является значительное сокращение рыбных запасов, в том числе и рыб семейства лососевых. Для поддержания целостности последних необходимо их искусственное воспроизводство. Искусственное разведение, как способ пополнения запасов проходных лососей имеет определенные преимущества, в том числе, возможность контроля на этапах эмбрионального, личиночного и малькового периодов развития. Вместе с тем, биотехника искусственного разведения лососевых рыб нуждается в совершенствовании.

Особую актуальность эти исследования приобретают в связи с фактами высокой смертности личинок рыб в переломный момент развития, характеризующийся переходом от желточного питания к усвоению пищи, поглощенной извне (Гербильский, 1954). Сведения о формировании структуры и функции пищеварительной системы у рыб способствуют созданию полноценных стартовых комбикормов для личинок рыб, а результаты этих исследований позволяют судить о влиянии корма на пищеварение, в чем очень нуждается аквакультура.

В литературе встречается значительное количество работ, посвященных морфологии пищеварительной системы различных представителей семейства лососевых рыб и в частности рода Salmo (Веригина, Савваитова, 1974; Вернье, 1976; Дементьева, 1976 а, в, гОстроумова, 1976; Городилов и др., 1987; Городилов, 1988; Воронина, 1997; Tanaka, 1972). В то же время становление структур и развитие функций пищеварительной системы в раннем онтогенезе у рыб семейства лососевых, в частности черноморской кумжи и стальноголового лосося, изучено недостаточно.

Как известно, важной оценкой работы пищеварительной системы рыб, содержащихся на искусственных кормах, является определение активности пищеварительных ферментов, которая к тому же является показателем физиологического состояния рыб в процессе их развития (Дементьева, 1976 б, г, дФальге, Шпаннхов, 1976; Сорвачев, 1982; Уголев, Кузьмина, 1993; Волкова, Зайцев, 2001 и др.). При изучении возрастных изменений уровня активности различных гидролаз слизистой оболочки пищеварительного тракта у рыб, особое внимание исследователей уделяется ранним этапам развития, так как в это время происходят основные процессы становления структур и формирования гидролитического аппарата пищеварительной системы, которые можно проследить на примере перестройки активности пищеварительных ферментов, осуществляющих гидролиз компонентов пищи (Кузьмина, Стрельникова, 1985; Тимейко, Новиков, 1987; Волкова, 1997; Волкова, Зайцев, Егоров, 1997; Волкова, Зайцев, Неваленный, 1997; Волкова, 1999; Волкова, Егоров, 1999; Волкова, Зайцев, 1999; Волкова, Зайцев, 2002).

Цель исследования — изучить формирование и видовые особенности функционирования пищеварительной системы личинок и мальков представителей рода Salmo черноморской кумжи Salmo trutta labrax Р. и стальноголового лосося Salmo gairdneri Rich, являющихся ценными объектами промысла, искусственного воспроизводства, а также товарного выращивания.

В ходе работы предстояло решить следующие задачи:

1. Изучить основные этапы формирования пищеварительной системы у личинок черноморской кумжи.

2. Изучить динамику общей протеолитической, общей амилолитической и а-амилолитической активностей слизистой пищеварительного тракта у черноморской кумжи и стальноголового лосося на протяжении личиночного и малькового периодов развития.

Научная новизна. Выявлены особенности формирования пищеварительной системы у личинок черноморской кумжи. Впервые получены материалы по исследованию активности пищеварительных ферментов, осуществляющих расщепление белковой (нейтральная протеаза) и углеводной (суммарная карбогидраза и аамилаза) части пищи в кишечнике черноморской кумжи и стальноголового лосося на всех этапах личиночного и малькового периодов развития.

Подтверждено положение о влиянии характера питания на структурную организацию пищеварительной системы у черноморской кумжи, а также на ее функциональные особенности.

Отмечено наличие видовых адаптивных перестроек пищеварительной системы у лососевых рыб на разных этапах онтогенеза.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработка биотехники искусственного разведения рыб невозможны без детального изучения особенностей их раннего онтогенеза, так как он наиболее подвержен влиянию факторов среды. Выявленные особенности становления пищеварительной системы черноморской кумжи могут быть использованы при заводском воспроизводстве и товарном выращивании на искусственных кормах. Знание развития структур и функций органов пищеварительной системы на последовательно сменяющих друг друга этапах развития личинки является необходимой основой для совершенствования методики их кормления. Полученные данные позволяют более глубоко проникнуть в сущность закономерностей гидролитического расщепления компонентов пищи у черноморской кумжи и стальноголового лосося в онтогенезе.

Материалы диссертационной работы включены в курсы лекций по гистологии, экологии, трофологии гидробионтов по специальности 13 500 «Биоэкология» и 13 100 «Экология». Полученные данные также используются в рыбоводном процессе при работе с личинками и мальками данных видов рыб семейства лососевых на Адлерском производственно экспериментальном рыбоводном лососевом заводе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись на Международной научной конференции, посвященной 70-летию АГТУ (Астрахань, 2000), Международного Форума по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2001), научных конференциях профессорскопреподавательского состава АГТУ (1999 — 2002).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Активность пищеварительных ферментов у стальноголового лосося и черноморской кумжи на этапах личиночного периода развития;

2. Активность пищеварительных ферментов у мальков стальноголового лосося и черноморской кумжи;

3. Становление пищеварительной системы у черноморской кумжи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, иллюстрирована 30 рисунками и 8 таблицами. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, указателя цитируемой литературы, включающего 209 источников, в том числе 159 отечественных и 50 иностранных.

ВЫВОДЫ.

1. Пищеварительный тракт личинок черноморской кумжи к моменту выклева уже относительно дифференцирован на отделы, но еще не подготовлен к восприятию пищи извне, так как в нем имеются две физиологические атрезии: отсутствие связи между глоткой и пищеводом, между анальным отверстием и внешней средой. Поджелудочная железа незначительных размеров, однако, клетки ее проявляют признаки функциональной активности.

2. На этапе желточного питания продолжается формирование пищеварительного канала личинок: происходит объединение полостей пищеварительного тракта, формирование желудка как самостоятельного органа, в стенке которого развиваются трубчатые железы. Поджелудочная железа отделяется от печени, в ней дифференцируется эндокринная ткань (островки Лангерганса).

3. К моменту перехода личинок черноморской кумжи на смешанное питание (14−16 сутки после выклева) пищеварительная система достигает относительно высокого уровня развития и функционирования, личинка готова потреблять экзогенную пищу.

4. Формирование отделов пищеварительного тракта (секреторные железы желудка и кишечника) при переходе личинок на активное питание практически завершается, сформированы печень и поджелудочная железа.

5. Видовые различия в уровне ферментативной активности у личинок черноморской кумжи и стальноголового лосося проявляются на ранних стадиях онтогенеза (32 -37 стадии) при одинаковом характере корма.

6. Характер изменения скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у обоих видов претерпевает сходную тенденцию, хотя общая амилолитическая активность черноморской кумжи на всем протяжении личиночного периода развития выше, чем у личинок стальноголового лосося.

7. Среди двух исследованных видов рыб значения активности панкреатической а-амилазы с 32 по 36 стадии развития выше у личинок черноморской кумжи. На заключительной стадии личиночного периода развития (37 стадия) максимальное значение скорости гидролиза углеводных компонентов пищи отмечено у стальноголового лосося, что, возможно, свидетельствует о разной степени развития поджелудочной железы, ответственной за выделение а-амилазы: окончательная дифференцировка этого органа у личинок черноморской кумжи, очевидно, завершается раньше, чем у стальноголового лосося.

8. У черноморской кумжи активность панкреатической а-амилазы на всем протяжении изучаемого периода выше активности исследуемого фермента стальноголового лосося. Максимальные значения а-амилазной активности как у черноморской кумжи, так и у стальноголового лосося отмечены на начальном этапе малькового периода.

9. С возрастом у личинок черноморской кумжи и стальноголового лосося отмечалось возрастание общей протеолитической активности: значения данного показателя на заключительной стадии личиночного периода развития (37 стадия) увеличились по сравнению с начальной стадией изучаемого периода (32 стадия) в 7,38 и 7,59 раз у личинок черноморской кумжи и стальноголового лосося соответственно. Высокий уровень общей протеолитической активности у личинок рыб семейства лососевых связан с необходимостью переваривать большую массу белка, что является специфической особенностью пищеварительного аппарата хищника.

10.У черноморской кумжи на протяжении с 3-х до 9-ти месяцев наблюдалось увеличение уровня активности исследуемого фермента с максимальными значениями в возрасте 9 месяцев, тогда как у стальноголового лосося максимум активности нейтральной протеазы был отмечен в возрасте 5 месяцев.

11. На начальных стадиях онтогенеза изучаемых лососевых рыб происходят основные процессы дифференциации отделов пищеварительного тракта и становления его функциональной активности, при этом видовые особенности пищеварительной функции в онтогенезе у рыб сем. лососевых обусловлены как возрастными изменениями уровня ферментативной активности слизистой пищеварительного тракта, характером потребляемого рыбой корма, так и функцией того или иного фермента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

К настоящему времени продемонстрировано, что в полости пищеварительного тракта осуществляются, главным образом, начальные, а на поверхности мембран кишечных клеток — промежуточные и заключительные стадии гидролиза биополимеров, а также интеграция собственных и резорбтивных процессов (Уголев и др., 1978). Мембранное пищеварение у рыб осуществляется в кишечнике и, возможно, пилорических придатках (Kuzmina, Gelman, 1997). Хотя мембранное пищеварение всегда играет роль промежуточного механизма усвоения пищи, спектр и свойства ферментов изменяются в широких пределах (Кузьмина, 1999 б). В ряде случаев эти изменения носят выраженный адаптивный характер (Кузьмина, 2001).

Традиционно описываемые приспособления ферментных систем пищеварительного тракта рыб являются адаптациями элементарных функций, механизмы реализации которых тождественны таковым биохимических адаптаций (Кузьмина, 2001).

Наиболее подробно исследованы нутритивные адаптации, связанные с изменением активности ферментов в ответ на изменение концентрации соответствующих пищевых субстратов (Кузьмина, 1992; Уголев, Кузьмина, 1993; Неваленный и др., 1997; Голованова, Кузьмина, 1998; Barrington, 1957; Кароог, Smit, Verighina, 1975; Fange, Grove, 1979). Большинство приведенных в обзорах сведений касается генетически закрепленных адаптаций ферментных систем пищеварительного тракта, в частности более высокой активности протеиназ у зоофагов, особенно у типичных хищников, карбогидраз у фитофагов, а также значительной пластичности ферментных систем у видов с более широким спектром питания, которая проявляется на всех этапах онтогенеза (Уголев, Кузьмина, 1993; Govoni et al., 1986; Ильина, Турецкий, 1987; Кузьмина, Гельман, 1998; Кузьмина, Голованова, 1997).

Важно подчеркнуть, что филогенетическая диссоциация ферментов выявляется на самых ранних этапах онтогенеза — в период перехода рыб на внешнее питание (Кузьмина, Гельман, 1998). При этом описаны как адаптивные перестройки разных ферментных систем, так и адаптации в пределах одной ферментативной цепи, обусловленные изменением спектра питания и биохимического состава пищи рыб. Отмечено, что между составом пищи и активностью ферментов имеется прямая связь (Бузинова, 1971; Груздков и др., 1986; Уголев, Кузьмина, 1993; Егорова и др., 1997). При изменении спектра питания в процессе онтогенеза рыб, как правило, в большей степени изменяется активность гидролаз, находящихся в начале ферментативной цепи (Уголев, Кузьмина, 1993), реже — активность собственно кишечных гидролаз (Волкова, Неваленный, 1996). Наиболее ярко различия возрастной динамики проявляются при сопоставлении активности ферментов цепи протеаз и карбогидраз (Кузьмина, 1996). Кроме того, есть сведения о зависимости активности пищеварительных ферментов от диеты и соотношения основных биохимических компонентов (белки, жиры, углеводы), входящих в состав кормов (Фальге, Шпанхов, 1976; Бернард, 1977; Уголев, Кузьмина, 1993; Волкова, 1999 и др.). Это касается разработки наиболее эффективных кормовых смесей, нормирования и режимов кормления, что создает необходимость изучения гидролитической функции пищеварительного тракта рыб. При этом большое значение имеет выяснение процесса синтеза пищеварительных ферментов, их активности в процессе пищеварения. Данные о характере адаптированности пищеварительной системы к качеству корма позволяют контролировать эффективность их применения при индустриальном выращивании рыб, а также дают возможность судить о процессе пищеварения, его интенсивности и продолжительности. Кроме того, активность пищеварительных ферментов является показателем физиологического состояния в процессе развития рыб в конкретных экологических условиях.

На ранних этапах онтогенеза, в период интенсивного морфогенеза и становления физиологических функций, характер корма, его усвояемость, питательная ценность и консистенция играют определяющую роль не только для нормального пищеварения, но и для выживания молоди (Тимейко, Новиков, 1987; Oozeki, Bailey, 1995; Egorovaet al, 1997; Волкова, 1999).

Как известно, рыбы в своем развитии проходят ряд этапов, которые в основном исследованы на основании внешнего строения рыбы (Васнецов, 1948; Европейцева, 1982). Результаты многих экспериментов показывают, что развитие органов, связанных с питанием, также характеризуется этапностью и тесно связано с периодами развития морфологических показателей рыбы (Васнецов, 1953; Ланге, 1948). У большинства видов рыб развитие пищеварительного аппарата, начавшееся в эмбриональный период, продолжается в процессе постэмбрионального периода развития (Остроумова, Дементьева, 1981; Тимейко, Новиков, 1987).

Анализ состояния пищеварительной системы рыб семейства лососевых на ранних стадиях развития показал, что в момент выклева личинок строение пищеварительного тракта значительно отличается от дефинитивного и прежде чем достигнуть организации, свойственной взрослым особям, он должен пройти в раннем онтогенезе долгий путь усложнения структуры (Дементьева, 1976 аТимейко, Новиков, 1987). Однако, в результате работы было показано, что личиночный этап развития у черноморской кумжи завершается в более короткие сроки, чем у многих других представителей рода Salmo — в течение 54−60 дней.

Пищеварительный канал многих рыб в момент вылупления из оболочек еще не подготовлен к восприятию внешнего корма (Кудинский, 1966; Дементьева, 1976 а, вФедоров, Богданова, 1978; Калюжная, 1986; Городилов и др., 1987; Калюжная, 1987; Коровина и др., 1992; Tanaka, 1972; Honma, 1983). Для представителей подсемейства Salmonidae это является особенно характерным, так как у них крупная икра и при вылуплении личинки имеют большой запас желтка. Вследствие этого развитие лососевые рыбы характеризуются длительным этапом желточного питания. Последнее обусловлено особенностями их размножения в естественных условиях (Дементьева, 1976 в).

В момент вылупления пищеварительная система личинок черноморской кумжи (X этап личиночного периода развития) представляет собой трубку уже относительно дифференцированную на отделы за счет их различного гистологического строения. Но пищеварительный тракт не готов к восприятию внешнего корма, так как в нем прослеживаются две атрезии: атрезия между глоткой и пищеводом и атрезия анального отверстия.

Данный факт был описан М. А. Дементьевой (1976 а) в отношении радужной форели: пищеварительный канал радужной форели анатомически не дифференцирован на отделы и совершенно не подготовлен к восприятию пищи извне, так как в нем еще нет объединения полости глотки, пищевода и кишечника.

Рельеф слизистой оболочки кишечника гладкий, а кишечный эпителий состоит практически из одних каемчатых клеток. О слабом развитии кишечной стенки на момент вылупления личинок обращали внимание и другие исследователи (Вернидуб, Русанова, 1966; Дементьева, 1976 а, вВоронина, 1997). Поджелудочная железа образует единый с печенью органгепатопанкреас. Несмотря на незначительные размеры поджелудочной железы, клетки ее проявляют признаки функциональной активности — в апикальных частях клеток, уже объединенных в ацинусы, видна эозинофильная зернистость.

На данном этапе развития поджелудочная железа и кишечник личинок черноморской кумжи вырабатывают ферменты, активность которых весьма незначительна.

На этапе желточного питания (XI этап личиночного периода развития) постепенно происходит перестройка всей пищеварительной трубки и становление структуры и функции слизистой. В этот период желудок разделяется на кардиальную и пилорическую части. Таким образом, анатомически желудок черноморской кумжи формируется значительно позже кишечника, когда личинка приближается к концу этапа желточного питания. Подобное явление было описано и для некоторых других рыб, в частности, личинок радужной форели Salmo irideus Gibb. (Дементьева, 1976а) и личинок сига — лудоги Coregonus lavaretus ludoga Р. (Богданова, 1979), у которых после перехода на экзогенное питание и позже желудок еще оказывался не сформированным.

Ранее в работе Дементьевой (1976а) отмечалось, что у личинок радужной форели 14-дневного возраста в пищеводе еще имеется на небольшом протяжении участок без полости. Образование единой полости пищеварительного канала происходит на 18−20 сутки постэмбрионального развития. В отношении черноморской кумжи, нами получены несколько иные данные о формировании органов пищеварительной системы. Так, на 13−15 сутки после выклева, в конце XI этапа личиночного развития, завершается подготовка личинок черноморской кумжи к переходу на смешанное питание: образуется единая полость пищеварительного канала, в ротовой полости прорезываются зубы. Правая доля поджелудочной железы отделяется от печени и превращается в самостоятельный орган.

К моменту перехода личинок черноморской кумжи на смешанное питание пищеварительная система достигает высокого уровня развития и функционирования и уже на 14−16 сутки после выклева личинка готова потреблять экзогенную пищу.

Этап смешанного питания (XII этап личиночного периода развития) характеризуется интенсивным процессом морфогенеза и повышением функциональной активности пищеварительного тракта. В это время продолжается дифференцировка отделов пищеварительной системы: глотки, пищевода, желудка, средней и задней частей кишки. Во всех отделах пищеварительной системы усиливается коллагеновый слой (stratum compactum), тогда как в этом возрасте у радужной форели этот слое еще совсем неразвит (Дементьева, 1976а). Желудок имеет V — образную форму, характерную для взрослых особей. В кардиальном и фундальном отделах желудка функционируют железы, в которых вырабатывается пищеварительный секрет. Поджелудочная железа к моменту перехода личинок на активное питание обычно функционально организована (Tanaka, 1971).

По данным М. А. Дементьевой (1976а), полученными в ходе работы на радужной форели, на 42-й день после вылупления эти личинки переходили с этапа смешанного питания исключительно на экзогенное. В нашей работе показано, что личинки черноморского лосося переходят на экзогенное питание значительно позже. В возрасте 51−60 дней после выклева (XIII этап личиночного периода развития) личинки переходят на активное питание. Формирование отделов пищеварительного тракта в этом возрасте практически завершается. Желточный мешок полностью резорбирован. Секреторные железы желудка и кишечника, а также печень и поджелудочная железа полностью сформированы.

По мнению К. А. Факторовича (1969) жир в печени рыб семейства лососевых, начиная с сеголеток, в норме отсутствует. В печени черноморской кумжи обнаружена жировая дистрофия, видимо, как следствие повышенного содержания жира в искусственных кормах, применяющихся для подращивания личинок, так как.

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что, хотя, анатомически пищеварительная система еще не готова к восприятию экзогенной пищи (наличие атрезий), ферментативный аппарат пищеварительного тракта черноморской кумжи начинает функционировать уже на самых ранних этапах личиночного периода развития: активность ферментов, хоть и незначительная, выявляется биохимическими методами и подтверждается гистологическими данными у личинок сразу после выклева.

Выявленные особенности становления пищеварительной системы черноморской кумжи связаны, очевидно, с особенностями жизни личинок, условиями их обитания и могут быть использованы для совершенствования способов кормления при заводском воспроизводстве и товарном выращивании на искусственных кормах.

Темп и сроки формирования структуры пищеварительной системы и ее функций имеют видовые особенности (Кузьмина, Стрельникова, 1985; Kawai, Ikeda, 1973; Ильина, 1983; Кузьмина, 1991; Волкова, 1999).

О существовании межвидовых различий в процессах реализации пищеварительных функций свидетельствуют работы, опубликованные ранее (Плотников, 1984; Кузьмина, 1991, 1994; Пономарев, 1995; Кузьмина, Гельман, 1998; Волкова. 1999). Однако они касаются рыб, относящихся к разным экологическим группам. Несмотря на то, что спектр питания у исследованных нами видов рыб сходен, в ходе работы удалось выявить наличие видовых особенностей в функционировании пищеварительной системы.

Известно, что характер питания оказывает значительное влияние на структурную организацию пищеварительной системы рыб, а также на ее функциональные особенности (Сорвачев, 1982; Уголев, Кузьмина, 1993). Активность пищеварительных ферментов всецело зависят от показателей анатомо-гистологического строения, так как, анализируя гистологические препараты, можно видеть работу органов — их функцию (Дементьева, 1976 г, дСорвачев, 1982).

Результаты наших исследований демонстрируют, что с 32 по 33 стадии на протяжении первых 6−7 суток изучаемого периода у обоих видов рыб семейства лососевых наблюдалось увеличение скорости гидролиза углеводных компонентов пищи. Согласно данным по гистологии, пищеварительная система личинок черноморской кумжи в момент вылупления не подготовлена к восприятию пищи извне, а далее у черноморской кумжи происходит формирование ультраструктуры кишечника, и соответственно, это приводит к росту активности производимого кишечником фермента. Максимальный уровень суммарной карбогидразной активности отмечен у стальноголового лосося и черноморской кумжи на 33 стадии личиночного периода (15−18 суток после выклева). Согласно гистологическим исследованиям, данный факт связан с тем, что на 15-е — 18-е сутки после выклева завершается подготовка личинок черноморской кумжи к переходу на смешанное питание. В дальнейшем происходит адаптация личинок к корму, которая ведет к некоторому понижению активности.

Подобные результаты были получены ранее A.M. Уголевым и В. В. Кузьминой (1993) в отношении других хищных видов рыб.

Анализируя результаты наших экспериментов, характеризующие динамику а-амилазной активности, следует обратить внимание на то, что, возможно, у обоих исследованных видов рыб семейства лососевых в начале личиночного периода значение активности близко к нулю, затем на протяжении последующих стадий происходит увеличение активности исследуемого фермента до момента перехода на смешанное питание.

Для каждого вида лососевых рыб нами были выявлены некоторые особенности функционирования, связанные с распределением исследуемого показателя активности на различных этапах изучаемого периода. Так, у черноморской кумжи максимальное значение активности ос-амилазы идентифицировано на 34 стадии личиночного периода развития. Затем, на протяжении 26 суток (35−36 стадии личиночного периода), наблюдалось снижение активности исследуемого фермента. К концу личиночного периода (37 стадия) снова отмечался рост активности а-амилазы в слизистой пищеварительного тракта черноморской кумжи, связанный с переходом на активное питание. У личинок стальноголового лосося увеличение активности изучаемого фермента происходило на протяжении всего личиночного периода с максимумом на 60 сутки (37 стадия личиночного развития). Сопоставляя уровень активности а-амилазы на 37 стадии личиночного периода развития можно отметить, что максимальное значения скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у стальноголового лосося достоверно выше, тогда как на 32 стадии активность данного фермента выше у черноморской кумжи. Данный факт позволяет сделать предположение о разной степени развития поджелудочной железы, ответственной за выделение а-амилазы. Видимо, окончательная дифференцировка этого органа у личинок черноморской кумжи, завершается раньше, чем у стальноголового лосося.

Описываемые выше колебания активности фермента можно объяснить тем, что при переводе рыб с порошкообразного корма на гранулы (35 стадия), после периода некоторого понижения активности, связанного с приспособляемостью пищеварительного аппарата к новому корму (35−36 стадии), наступает возрастание активности изучаемого фермента (37 стадия). К тому же у черноморской кумжи, согласно гистологическим исследованиям, к концу личиночного периода завершается формирование поджелудочной железы, что возможно, также способствовало подъему уровня активности панкреатического фермента.

Подобное явление было описано в работе Н. С. Бузиновой (1973): у амуров (2+, 3+) переход с естественного корма на комбикорм привел к временному снижению амилазной активности в стенке кишечника и гепатопанкреаса, а после привыкания рыб к комбикорму амилазная активность через несколько недель восстановилась.

Как свидетельствуют литературные данные, изменение а-амилазной активности зависит от качества пищи и является характерной для каждого вида рыб (Фальге и др., 1978; Уголев, Кузьмина, 1993). По мнению А. А. Груздкова и Ю. Д. Зильбера (1986) относительно низкая активность а-амилазы у рыб семейства лососевых является характерной особенностью пищеварительного аппарата хищных видов рыб.

Исследования изменения активности нейтральной протеазы (рН=7,4) у обоих видов рыб семейства лососевых показали, что динамические изменения выражены довольно сильно, при этом видовые особенности практически не прослеживаются. Минимальные значения общей протеолитической активности были отмечены в начале изучаемого периода. Ранее A.M. Уголевым и В. В. Кузьминой (1993) было отмечено, что уровень активности протеаз в течение первого месяца жизни у всех личинок близок к нулю.

Вплоть до перехода на смешанное питание межвидовых различий в функционировании протеолитических ферментов у черноморской кумжи и стальноголового лосося не наблюдалось. Некоторые особенности значений уровня общей протеолитической активности отмечены лишь на 36−37 стадиях личиночного периода развития, во время смешанного питания и подготовки к активному питанию. В целом, на протяжении всего изучаемого периода у обоих видов рыб наблюдался рост активности данного фермента на фоне постепенного усложнения морфологического строения пищеварительного тракта.

Характер изменения общей протеолитической активности у стальноголового лосося и черноморской кумжи одинаков: увеличение ферментативной активности на всем протяжении личиночного периода с максимумом на заключительной стадии (37стадия) постэмбрионального развития. Аналогичную картину получили в своих работах на радужной форели другие исследователи (Kawai, Ikeda, 1973; Дементьева, 1976 д): переход личинок с желточного питания сначала на смешанное, а затем исключительно на экзогенное независимо от рациона сопровождается значительным возрастанием активности протеолитических ферментов. По-видимому, первое увеличение активности (момент перехода на смешанное питание) отражает начало функционирования желез желудка. Пищеварительный тракт в это время отчетливо дифференцирован на отделы, в которых развита складчатость слизистойначинает меняться форма желудка. Деятельность желудка взаимосвязана с деятельностью поджелудочной железы, которое оказывает на него контролирующее влияние. В свою очередь благодаря нервным связям и многофункциональному действию гормона гастрина желудок сам воздействует на него (Сорвачев, 1982, Уголев, Кузьмина, 1993). Следующее значительное увеличение активности совпадает с окончанием личиночного развития и переходом в мальковый период. В это время происходит образование окончательной формы желудка, он приобретает сифонообразную форму, характерную для взрослых особей. Так, по данным Каваи и Икеды (Kawai, Ikeda, 1973), активность протеаз радужной форели возрастает пропорционально увеличению веса рыб (до возраста 60 суток после выклева).

Невысокие значения скорости гидролиза белковых компонентов корма на протяжении личиночного периода развития объясняются неспособностью личинок рыб семейства лососевых эффективно усваивать белки корма. Таким образом, максимальные значения общей протеолитической активности у личинок рыб семейства лососевых видов рыб по времени совпадают с завершением формирования пищеварительной системы.

На протяжении личиночного периода происходит развитие гидролаз, участвующих в расщеплении белковых составляющих и полисахаридов. Как правило, у хищных видов рыб активность нейтральной протеазы превышает активность карбогидраз (Уголев, Кузьмина, 1993; Волкова, 1997; Волкова, 1999). В начале личиночного периода развития у обоих видов рыб активность всех исследуемых ферментов минимальна. Пищеварительный аппарат не продуцирует изначально необходимое качество и количество пищеварительных ферментов. Это свидетельствует о недостаточном развитии отделов и желез пищеварительного аппарата, ответственных за выделение пищеварительных ферментов (Дементьева, 1976 вИльина, Турецкий, 1987; Кузьмина, Гельман, 1998). На последующих стадиях наряду с постепенным формированием функций пищеварительной системы наблюдалось возрастание ферментативной активности. Так, заметное увеличение скорости гидролиза и белковых, и углеводных компонентов пищи у исследованных видов рыб отмечено на 32−33 стадиях (12 — 18 суток после выклева) эмбрионально-личиночного периода развития. Повышение функциональной активности пищеварительного тракта в данный момент свидетельствует о переходе личинок на смешанное питание.

Конец личиночного периода характеризовался усилением признаков реализации пищеварительной функции, обусловленных большим содержанием в корме белковых компонентов. В частности, общая протеолитическая активность у обоих изучаемых видов рыб семейства лососевых превышала в более, чем в 10 раз общую амилолитическую активность.

Таким образом, пищеварительная система обоих видов рыб семейства лососевых уже на ранних стадиях развития имеет развитые железы, выделяющие ферменты, которые способны переваривать основные компоненты пищи: белки и углеводы. Относительно высокая активность протеолитических ферментов на фоне скорости гидролиза углеводных компонентов пищи в пищеварительном тракте черноморской кумжи и стальноголового лосося связана с необходимостью переваривать большие количества белка, что является специфической особенностью пищеварительного тракта хищника. Такую адаптацию ферментного аппарата к характеру питания наблюдали A.M. Уголев (1961, 1967) на млекопитающих, Фонк (Vonk, 1927), Т. Н. Турпаев (1941) и Б. В. Краюхин (1963) — на рыбах.

A.M. Груздков и др. (1986) отмечали, что уровень активности того или иного фермента в значительной степени зависит от количественного содержания в пище субстрата, который он расщепляет. Эта проблема была основательно изучена и другими исследователями (Неваленный и др., 1997; Кузьмина, Гельман, 1998; Волкова, Зайцев, 2001; Волкова и др., 2001; Шустин, 2002). Как известно, комбикорма, используемые при выращивании лососевых рыб, по традиционной технологии содержат в своем составе значительную долю белковых компонентов, поэтому естественным является тот факт, что их использование оказывает большее влияние на перестройку белкового обмена.

Таким образом, сопоставление характеристик некоторых собственно кишечных и полостных гидролаз у черноморской кумжи и стальноголового лосося на ранних этапах онтогенеза свидетельствует о наличии межвидовых различий в уровне ферментативной активности пищеварительного тракта этих рыб. Нами показано, что у личинок рыб семейства лососевых активность ферментов, расщепляющих белковые компоненты пищи выше, чем активность ферментов карбогидразного пула. Кроме того, у исследованных видов рыб продемонстрирована связь между анатомическим строением кишечника и уровнем ферментативной активности.

Молодь большинства видов рыб обладает чрезвычайно коротким пищеварительным трактом, сравнимым с длиной тела. Это свидетельствует об адаптации в ражем постэмбриогенезе к питанию легкоусвояемой животной пищей и неспособности эффективно перерабатывать трудно перевариваемую растительную (Остроумова, 1983). Характер изменения исследуемых активностей, при этом, зависит как от типа питания рыб (Кузьмина, 1986; Egorova et al., 199^, так и от функции того или иного фермента (Кузьмина, 1985).

Следует отметить, что на протяжении изучаемого периода (с 3-х до 9-ти месяцев) среди двух исследуемых видов лососевых рыб активность комплекса карбогидраз была выше у черноморской кумжи.

Характер изменения общей амилолитической активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта мальков стальноголового лосося и черноморской кумжи на протяжении изучаемого периода аналогичен. Так, у обоих видов рыб семейства лососевых значительных колебаний в уровне активности суммарной карбогидразы в период с 3-х до 7-ми месяцев не выявлено, а к 9-ти месячному возрасту активность данного фермента достигала своего максимального значения у обоих исследуемых видов рыб, однако активность суммарной карбогидразы в пищеварительном тракте черноморской кумжи была несколько выше.

Незначительные флюктуации общей амилолитической активности с возрастом, возможно, связаны с тем, что роль этого фермента в пищеварении рыб семейства лососевых второстепенна.

Сопоставляя характер изменения панкреатической а-амилазы у молоди исследуемых видов рыб, можно отметить, что максимальные значения активности как у черноморской кумжи, так и у стальноголового лосося были отмечены в начале малькового периода. Следует обратить внимание на то, что у черноморской кумжи активность панкреатической а-амилазы на всем протяжении изучаемого периода была несколько выше по сравнению с активностью стальноголового лосося. Это может свидетельствовать о том, что для эффективного расщепления углеводных составляющих пищи черноморской кумже необходимо большее напряжение гидролитической функции по сравнению со стальноголовым лососем, что необходимо учитывать при составлении рецептур для кормления данных видов рыб. аамилолитическая активность у личинок и мальков исследуемых видов рыб сем. лососевых не претерпевает каких — либо существенных изменений, что согласуется с данными, полученными при исследовании пищеварительных ферментов у радужной форели Китамикадо и Тачино (Kitamikado a. Tachino, 1960): как у совсем небольших рыб, так и у более крупных активность амилазы почти не имеет различий.

Анализ изменения активности нейтральной протеазы (рН=7,4) у молоди черноморской кумжи и стальноголового лосося позволяет утверждать, что, тенденции изменения исследуемого показателя на протяжении изучаемого периода различны у обоих видов. Так, у черноморской кумжи до пяти месяцев происходило достоверное увеличение уровня общей протеолитической активности, а на протяжении 5, 6 и 7 месяцев скорость гидролиза белковых составляющих пищи не претерпевала каких — либо существенных изменений. К концу изучаемого периода (8 и 9 месяцев) наблюдался рост активности фермента. Максимальное значение исследуемого фермента у черноморской кумжи было отмечено в 9 месяцев. У стальноголового лосося на протяжении 3, 4 и 5 месяцев, как и у черноморской кумжи, было зарегистрировано достоверное увеличение активности нейтральной протеазы (рН=7,4) с максимумом в 5 месяцев. На протяжении последующих двух месяцев (6 и 7 месяцев) скорость гидролиза белковых составляющих корма у стальноголового лосося уменьшилась, но к концу изучаемого периода (9 месяцев) данный показатель снова возрос.

Высокая общая протеолитическая активность в пищеварительном тракте лососевых рыб связана с необходимостью переваривать большие количества белка, что является специфической особенностью пищеварительного тракта хищника. При этом В. В. Кузьмина (1996) отмечала, что темпы становления ферментативного аппарата, реализующего процессы протеолиза, в значительной мере зависят от характера питания. У молоди стальноголового лосося уже на ранних стадиях развития (3 месяца) активность протеазы достигает величин, свойственных взрослым особям. На подобные адаптации к качеству корма обращали внимание в своих работах, проведенных на радужной форели, М. А. Дементьева (1976), Остроумова (1976), Kawai, Ikeda, (1973). Как известно, конечным результатом адаптивных перестроек пищеварительной системы является относительное повышение активности ферментов, гидролизующих доминирующий по данной диете субстрат, и понижение активности ферментных систем, действующих на пищевые компоненты, доля которых низка (Уголев и др., 1978). Таким образом, наблюдаемое возрастание протеазной цепи (при рН 7,4) у черноморской кумжи на фоне снижения скорости гидролиза углеводных компонентов пищи панкреатическим ферментом, а — амилазой демонстрирует наличие интегративных адаптационных перестроек ферментов. Следует отметить, что на протяжении малькового периода в слизистой оболочке пищеварительного тракта обоих видов лососевых уровень общей амилолитической активности не претерпевает каких либо существенных изменений. Однако, скорость гидролиза углеводных компонентов пищи панкреатическим ферментом, а — амилазой к концу исследуемого периода (9 месяцев) снизилась в 1,14 раз у черноморской кумжи и в 1,17 раз у стальноголового лосося. В связи с тем, что уровень общей амилолитической активности зависит от соотношения собственно кишечных и адсорбированных на слизистой кишечника ферментов, это позволяет сделать предположение о том, что в пищеварительной системе молоди рыб происходят более тонкие перестройки ферментативной активности, которые обуславливают наблюдаемые суммарные показатели.

Таким образом, на ранних этапах индивидуального развития становление ферментативного аппарата, а также основных механизмов пищеварения происходит неравномерно, однако личиночный период, как правило, характеризуется увеличением активности всех пищеварительных гидролаз (Kawai, Ikeda, 1973; Коновалов, Местечкин, 1975; Кузьмина, Стрельникова, 1985; Ильина, Турецкий, 1987). В работе И. Н. Остроумовой (1976) отмечалось, что у рыб семейства лососевых становление функций пищеварительных органов продолжается после резорбции желтка на фоне внешнего питания. Установлено, что в мальковый период рыбы обладают пищеварительной системой со сформированными структурой и функцией (Уголев, Кузьмина, 1993; Пономарев, 1995).

Анализ данных гидролитических ферментов свидетельствует об увеличении с возрастом их активности, функционирующих во всей слизистой пищеварительного тракта лососевых рыб и последовательном снижении ферментативной активности, отнесенной к массе тел (Пономарев, 1995).

Изучение развития функциональной активности пищеварительного тракта лососевых рыб расширяет наши знания о потребности ее организма и позволяет наиболее рационально проводить кормление рыб, учитывая физиологическую подготовленность пищеварительной системы на данном этапе. Эта задача представляется весьма актуальной и в связи с тем, что единственным путем увеличения численности лососевых рыб, являющихся ценными объектами промысла, стало их искусственное воспроизводство, поэтому особое внимание уделяется вопросам, связанным с потреблением корма рыбой.

Следует отметить, что необходима разработка в методике рыбоводства -«работа с личинками до их полного перехода на активное питание» указывал H. JL Гербильский (1954). Развитие этой методики, прежде всего, должно базироваться на изучении развития структур и функций пищеварительной системы. Поэтому, учитывая особенности морфологии и физиологического состояния пищеварительной системы рыб на ранних этапах развития, возможно более эффективно решать проблемы трофологии, возникающие при индустриальном способе получения рыбной продукции.