Влияние длительности светового дня на рост и развитие лососевых

Американские биологи из компании Aqua Bounty создали ГМ-лосося, который растет в 2-3 раза быстрее дикого собрата. В статье карельских биологов обсуждаются менее инвазивные способы увеличить продуктивность лососевых рыб в условиях искусственного разведения. (Фото с сайта www.dailymail.co.uk)

В статье сделан обзор исследований влияния длительности светового дня на рост и развитие лососевых рыб в искусственных условиях разведения. Показано, что длительность освещения в течение суток влияет на питание, рост и репродуктивные функции рыб. Например, непрерывное и длительное освещение усиливает рост рыб семейства лососевые даже в зимний и весенний период, когда в природных условиях наблюдается спад роста. А вот на достижение половозрелости в искусственных условиях разведения влияет не только длительность светового дня, но сезон года: при введении короткого дня в весенний период половое созревание ускоряется, а при удлинении фотопериода происходит отсрочка времени нежелательного полового созревания даже при достижении особями необходимого размера.

Рост лососевых видов рыб в естественных условиях обитания имеет сезонный характер и находится под сильным влиянием изменений фотопериода (отношения количества световых часов к часам темноты за 24 часа), который синхронизует эндогенные часы, что обеспечивает рост и развитие рыб в наиболее благоприятные периоды на протяжении года. Фотопериод влияет на некоторые показатели продуктивности лососевых видов рыб в культуре, инициируя ряд изменений в их питании, росте и репродуктивной функции. Показано, что непрерывное и длительное освещение усиливает рост рыб семейства лососевые в зимний и весенний период, когда в природных условиях наблюдается спад роста. Для проявления этого эффекта требуется воздействие света в течение по меньшей мере 12 недель. Было высказано предположение, что воздействие постоянного освещения на протяжении зимнего периода способствует сдвигу фазы сезонного роста рыб, хотя авторы также указывают на возможную прямую фотостимуляцию роста. В связи с этим в искусственных условиях рыбоводных заводов и предприятий аквакультуры используются методы увеличения скорости роста лососевых за счет удлинения светового дня. Удлинённые фотопериоды могут оказывать положительное воздействие на пищевое поведение и рост как молоди, так и взрослых особей лососевых рыб посредством стимуляции гипоталамо-гипофизарной оси в их мозге, что приводит к увеличению выработки и секреции гормонов соматотропной оси (гормона роста и инсулиноподобного фактора роста), вызывая тем самым анаболическое физиологическое состояние у рыб.

Такие физиологические процессы, как половое созревание, размножение и смолтификация, у лососевых также контролируются фотопериодическими сигналами. Преждевременное половое созревание лосося несет определенные проблемы при его промышленном разведении, поскольку приводит к заметному снижению качества продукции. Для отсрочки времени нежелательного полового созревания при достижении особями необходимого размера, исследователями было предложено введение искусственно продленного фотопериода, поскольку такие манипуляции способны сдвигать эндогенный цирканнуальный ритм развития рыб. Другие авторы отмечают, что половое созревание на ранних этапах развития лосося может ускоряться при введении периода короткого светового дня в весенний период, когда происходит естественное увеличение фотопериода. Это говорит о том, что на состояние половозрелости влияет как период (в течение года), так и длительность воздействия света.

В ряде исследований было установлено, что использование различных режимов регулирования естественного фотопериода оказывает влияние не только на рост молоди лосося, но и на время превращения пестрятки в смолта (процесс смолтификации). Как правило, увеличение продолжительности светового дня ускоряет рост молоди лосося при его подготовке к трансформации «пестрятка – смолт», поэтому в последнее время в промышленном выращивании лосося вводят использование разных световых режимов с целью выведения несезонных смолтов возраста 0+ товарного размера, которые могут быть перенесены в море на 7–8 месяцев раньше особей из естественных популяций. Это достигается путем переключения с постоянного режима освещения на короткий по продолжительности световой фазы фотопериод, с последующим удлинением светового дня, в результате чего пестрятки лосося приобретают характерные черты смолтов.

Таким образом, имеется немало исследований, направленных на изучение влияния света на лососевых, при этом основная их часть касается вопросов пищевой aктивности, смолтификации, pитмoв рaзмнoжения и гаметогенеза в условиях различных режимов фотопериода. Сведений о влиянии характера освещения на физиолого-биохимические механизмы роста и регуляции миогенеза и связанные с ними показатели энергетического обмена у лососевых видов рыб при манипуляции с фотопериодом не так много. Среди них представляют интерес комплексные исследования, сочетающие «классические» физиологические подходы наряду с биохимическими и молекулярными методами. В частности, было установлено достоверное влияние режима фотопериода на профили экспрессии генов в белых мышцах радужной форели, а также на различия в экспрессии миогенных регуляторных факторов, наряду с изменениями уровней энергетического и углеводного метаболизма в мышцах молоди атлантического лосося в искусственных условиях выращивания на рыбоводном заводе. Кроме того, в ряде работ было показано, что фотопериодический режим влияет на формирование и рост скелетных мышцы у атлантического лосося. В ответ на изменение продолжительности дня концентрация гормонов и факторов роста меняется, что влияет на поведение миогенных клеток, ответственных за формирование мышечных волокон. Увеличение выработки миогенных клеток-предшественников наряду с пластичностью формирования новых мышечных волокон при непрерывном световом воздействии обуславливает ускорение роста рыб. В этом отношении было высказано предположение, что у лососевых существует сезонный цикл формирования мышц, который накладывается на эндогенный ритм, связанный с возрастом и/или стадией развития особи, и что фотопериод оказывает стимулирующее влияние на запуск этой встроенной модели роста.

Читайте подробнее о работе карельских биологов в популярной статье на ресурсе Научная Россия :
Луч света в царстве атлантического лосося