CC BY
51
УДК 597. 553. 2 : 591. 132
И. В. Волкова, Т. С. Ершова*, В. Ф. Зайцев
Кафедра гидробиологии и общей экологии Кафедра зоологии и ботаники
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ У ЧЕРНОМОРСКОЙ КУМЖИ И СТАЛЬНОГОЛОВОГО ЛОСОСЯ
Нарастающее антропогенное воздействие на природные экосистемы приводит к нарушению экологического равновесия в любой точке планеты. Экологические катастрофы затрагивают в первую очередь низших позвоночных - рыб, следствием чего 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 онтогенеза. Вместе с тем биотехника искусственного разведения лососевых рыб нуждается в совершенствовании. Сведения о функционировании пищеварительной системы у рыб способствуют созданию полноценных комбикормов, а результаты их исследований позволяют судить о влиянии корма на пищеварение, в чем очень нуждается аквакультура.
Изучению пищеварительных ферментов рыб, в том числе и рыб семейства лососевых, посвящено множество работ. Ферментные системы пищеварительного тракта рыб исследовались либо в период раннего онтогенеза (Honma, 1983; Развитие ..., 1987; Тимейко, Новиков, 1987; Уго-лев, Кузьмина, 1993; Волкова, 1999; Активность ..., 2001; Волкова, Зайцев, 2002), либо у половозрелых рыб (Vonk, 1927; Barrington, 1957; Kapoor et al., 1975; Fange, Grove, 1979; Уголев, Кузьмина, 1993; Волкова, 1999; Волкова, Зайцев, 2002; Peculiarities ..., 2002). Данные о пищеварительных ферментах у мальков рыб семейства лососевых, в частности у черноморской кумжи и стальноголового лосося, довольно ограничены, хотя такая информация необходима для создания оптимальных условий при выращивании молоди.
В связи с этим целью работы было изучение видовых особенностей функционирования пищеварительной системы молоди представителей рода Salmo: черноморской кумжи Salmo trutta labrax P. и стальноголового лосося Salmo gairdneri R., являющихся ценными объектами промысла, искусственного воспроизводства, а также товарного выращивания.
В качестве объекта исследования использовали мальков стальноголового лосося Salmo gairdneri R. и черноморской кумжи Salmo trutta labrax P. Молодь лососевых рыб для физиологических исследований отбирали ежемесячно в период с апреля по декабрь. Общую амилолитическую активность определяли методом Нельсона в модификации А. М. Уголева и Н. Н. Иезуитовой (Уго-лев, Иезуитова, 1969). Общую протеолитическую активность определяли мо-
дифицированным методом Лоури (Алейникова, Рубцова, 1988). Полученные результаты подвергали статистическому анализу (Бейли, 1962).
Рис. 1 характеризует динамику скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у молоди стальноголового лосося и черноморской кумжи. Из рисунка видно, что изменения общей амилолитической активности в слизистой оболочке пищеварительного тракта мальков стальноголового лосося и черноморской кумжи на протяжении изучаемого периода сходны. Так, у обоих видов рыб семейства лососевых в период с 3-х до 7-ми месяцев уровень активности суммарной карбогидразы не претерпевал каких-либо изменений. К 9- месячному возрасту активность данного фермента достигала своего максимального значения у обоих исследуемых видов рыб, причем общая амилолитическая активность в пищеварительном тракте черноморской кумжи была выше в 1,1 раза (0,18 ± 0,002; 0,17 ± 0,006 мкмоль/(г*мин), у черноморской кумжи и стальноголового лосося соответственно).
0,2
),16
5,12
),08
),04
0
3 мес. 4 мес. 5 мес. 6 мес. 7 мес. 8 мес. 9 мес.
Возраст рыб
Рис. 1. Динамика общей амилолитической активности: □ - черноморская кумжа;
О - стальноголовый лосось
Минимальное значение скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у черноморской кумжи было отмечено в возрасте 5-ти месяцев (0,14 ± 0,003 мкмоль/(г*мин)), у стальноголового лосося - в возрасте 6-ти месяцев (0,13 ± 0,001 мкмоль/(г*мин)).
Следует отметить, что на протяжении всего наблюдаемого периода (с 3-х до 9-ти месяцев) из исследуемых видов рыб семейства лосевых активность комплекса карбогидраз была выше у черноморской кумжи. Полученные результаты наглядно демонстрируют, что на начальном этапе малькового периода общая амилолитическая активность в 1,13 раз выше у черноморской кумжи. Аналогичная картина наблюдалась и в возрасте 4-х месяцев. Активность суммарной карбогидразы у пятимесячных особей стальноголового лосося была в 1,07 раза выше таковой у черноморской кумжи. В возрасте 6-ти месяцев активность исследуемого фермента у черноморской кумжи превосходила таковую у стальноголового лосося в 1,2 ра-за, тогда как на протяжении следующего месяца общая амилолитическая активность была выше у стальноголового лосося. В конце изучаемого периода наблюдалась противоположная картина:
активность данного фермента у черноморской кумжи преобладала над значением показателя у стальноголового лосося.
Незначительные флюктуации общей амилолитической активности с возрастом, возможно, связаны с тем, что ее роль в пищеварении рыб семейства лососевых второстепенна.
На рис. 2 представлены данные, характеризующие динамику изменения уровня общей протеолитической активности у молоди изучаемых видов рыб.
§ 10
з
и
25 8
I 6
лИІмі I
3 мес. 4 мес. 5 мес. 6 мес. 7 мес. 8 мес. 9 мес.
Возраст рыб
1 2
е4
2
0
Рис. 2. Динамика общей протеолитической активности: □ - черноморская кумжа;
СИ- стальноголовый лосось
Анализ изменения общей протеолитической активности (рН = 7,4) у молоди черноморской кумжи и стальноголового лосося позволяет утверждать, что тенденции к изменению исследуемого показателя на протяжении изучаемого периода у обоих видов различны.
Так, у черноморской кумжи в возрасте до 5-ти месяцев происходило достоверное увеличение уровня общей протеолитической активности, а на протяжении 5-го, 6-го и 7-го месяцев скорость гидролиза белковых составляющих пищи носила стабилизирующий характер. К концу изучаемого периода наблюдался рост активности фермента с максимумом в 9 месяцев (8,14 ± 0,08 мкмоль/(г*мин)). На протяжении 3-го, 4-го и 5-го месяцев как у стальноголового лосося, так и у черноморской кумжи был зарегистрирован достоверный рост активности нейтральной протеазы (рН = 7,4) с максимумом в возрасте 5 месяцев (9,98 ± 0,1 мкмоль/( г*мин)).
Данные, полученные в результате описанных выше экспериментов, свидетельствуют о том, что высокая общая протеолитическая активность в пищеварительном тракте лососевых рыб связана с необходимостью переваривать большое количество белка, что является специфической особенностью пищеварительного тракта хищников. У молоди стальноголового лосося уже на ранних стадиях развития (3 месяца) активность протеазы достигает величины, свойственной взрослым особям. Эти данные подтверждаются в работах, проведенных на радужной форели (Кawai, 1кЫа, 1973).
Таким образом, изменения скорости гидролиза углеводных компонентов пищи у обоих видов характеризуется сходными тенденциями хотя общая ами-лолитическая активность черноморской кумжи на всем протяжении мальково-
го периода развития выше, чем у мальков стальноголового лосося. Это, по нашему мнению, связано с видовыми особенностями.
У черноморской кумжи в возрасте с 3-х до 9-ти месяцев наблюдалось увеличение уровня общей протеолитической активности с максимальными значениями в возрасте 9 месяцев, тогда как у стальноголового лосося максимум активности данного фермента был отмечен в возрасте 5 месяцев, что также, по-видимому, является видовой особенностью.
Следует подчеркнуть, что видовые особенности пищеварительной функции у исследуемых рыб обусловлены как возрастными изменениями уровня ферментативной активности слизистой пищеварительного тракта, характером потребляемого корма, так и функцией того или иного фермента.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Активность пищеварительных ферментов у черноморского лосося на ранних
стадиях постэмбриогенеза / Т. С. Ершова, И. В. Волкова, В. Ф. Зайцев, Я. О. Востриков // Тр. Междунар. форума по проблемам науки, техники и образования. Т. 3. - М., 2001. - С. 64-66.
2. Алейникова Т. Л., Рубцова Г. В. Биохимия. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - М.: Высш. шк., 1988. - 239 с.
3. Бейли Н. Статистические методы в биологии. - М.: Изд-во иностр. лит.,
1962. - 260 с.
4. Волкова И. В. Активность пищеварительных ферментов растительноядных рыб на разных этапах онтогенеза: Дис.... канд. биол. наук. - Астрахань, 1999. - 250 с.
5. Волкова И. В., Зайцев В. Ф. Сравнительный анализ гидролитической функции кишечника у разновозрастных групп растительноядных рыб, выращенных в поликультуре // Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России. XXI науч.-практ. конф. - М.: ВНИРО, 2002. - С. 69-70.
6. Развитие пищеварительного тракта у зародышей и молоди кеты Oncorhynchus keta Walbaum при температурах, обеспечивающих нормальный и акселериро-ванный рост / Ю. Н. Городилов, Е. В. Обухова, М. Н. Сапогова, Т. В. Сергов-ская // Проблемы теории и практики рыбохозяйственной науки: Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. - 1987. - Вып. 258. - С. 122-137.
7. Тимейко В. Н., Новиков Г. Г. Протеолитическая активность пищеварительного тракта семги Salmo salar L. в процессе личиночного развития // Вопросы ихтиологии. - 1987. - Т. 27, вып. 2. - С. 300-306.
8. Уголев А. М., Кузьмина В. В. Пищеварительные процессы и адаптации у рыб. -СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. - 240 с.
9. Уголев А. М., Иезуитова Н. Н. Определение активности инвертазы и других дисахаридаз // Исследование пищеварительного аппарата у человека. - Л.: Наука, 1969. - С. 192-196.
10. Barrington E. J. W. The alimentary canal and digestion // Physiology of Fishes. -New York, 1957. - Vol. 1, № 4. - P. 109-161.
11. Fange R., Grove D. I. Digestion // Fish fysiology. New York, San Francisco, London, 1979. - Vol. 8. - P. 162-260.
12 Honma M. Studies on the structure and function of the alimentary tract of pink
salmon (Oncorhynchus gorbuscha) in the early stages // Sci. Rep. Hokkaido Fish Hatch, 1983. - № 38. - P. 1-11.
13 Kapoor B. G., Smith H., Verigina I. A. The alimentary canal and digestion in teleosts // Advances marine biol. - 1975. - Vol. 13.- P. 109-239.
14 Kawai S., Ikeda S. Stadies on digestive enzymes of fishes. IV Development of the digestive enzymes of carp and black sea brew after hatching // Bull. Jup. Fish. -1973. - Vol. 39, N 8. - P. 877-881.
15. Kapoor B. G., Smith H., Verigina I. A. The alimentary canal and digestion in teleosts // Advances marine biol. - 1975. - Vol. 13. - P. 109-239.
16. Peculiarities of enzymes activity in the alimentary canal of salmon and sturgeon fishes / T. S. Ershova, V. F. Zaitsev, I. V. Volkova, S. V. Shipulin // Aguaculture europe 2002. - Trieste, Italy, 2002. - P. 537-538.
17. Vonk H. I. Die Verdaung bei den Fischen // Z. Vergleich. Physiol. - 1927. - Bd. 5, N 3 - Р 455-546.
Получено 27.01.04
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF ACTIVITY OF SOME DIGESTIVE ENZYMES IN THE BLACK SEA KUMZHA AND STEEL-HEAD SALMON
I. V. Volkova, T. C. Ershova, V. F. Zaitsev
Data observed during investigation state that high total proteolytic activity in alimentary canal of salmons is connected with the necessity to digest great masses of albumen, which is specific feature of alimentary canal of a fish of pray (a predator). The fry of steel-head salmon at early stage of developing activity of protease gets the rate of adult fishes.
