CHARACTERISTICS OF METABOLISM IN MUSCLE TISSUE OF BREAM FROM IVANKOVSKOE RESERVOIR

Payuta Aleksandra Aleksandrovna

doi:doi:10.24143/2073-5529-2019-2-72-79

Home / Journals / Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing industry / Issue 2 / CHARACTERISTICS OF METABOLISM IN MUSCLE TISSUE OF BREAM FROM IVANKOVSKOE RESERVOIR

CHARACTERISTICS OF METABOLISM IN MUSCLE TISSUE OF BREAM FROM IVANKOVSKOE RESERVOIR

Submit manuscript Download PDF
Text

To cite

Citations:

CHARACTERISTICS OF METABOLISM IN MUSCLE TISSUE OF BREAM FROM IVANKOVSKOE RESERVOIR

Journal: VESTNIK OF ASTRAKHAN STATE TECHNICAL UNIVERSITY. SERIES: FISHING INDUSTRY № 2 , 2019

Rubrics: PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY OF HYDROCOLE

Payuta Aleksandra Aleksandrovna ¹

Author and publication information

Authors:

1. P. G. Demidov Yaroslavl State University (Candidate of Sciences in Biology; Junior Researcher of the Laboratory of Ecobiomonitoring and Quality Control)

Type:

Article

DOI:

https://doi.org/10.24143/2073-5529-2019-2-72-79

Pages:

from 72 to 79

Status:

Published

Received:

05.06.2019

Accepted:

25.06.2019

Published:

25.06.2019

Subject area:

UDK 639.371.54:611.018.6
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов

Language:

Russian

Keywords:

Ivankovskoye Reservoir, bream Abramis brama L, metabolism, muscle tissue, sex, age, thermal pollution

Abstract and keywords

Abstract (English):
The hydroelectric station in Konakovo is a source of thermal pollution of Ivankovskoye Rreservoir. Its heated waters affect abundance and species composition of hydrobionts. To assess the state of bream there were conducted the studies of the fatness and composition of the end products of metabolism in their muscle tissue. The fish were measured and weighed, their sex and age were determined, and the Fulton and Clark condition factors were calculated. The amount of total water, dry matter, fat, protein, ash and nitrogen-free extractives (NFE) was determined in the muscle tissue of the fish under study. The Fulton and Clark condition factors of bream species from Ivankovskoye Reservoir are higher than those from other reservoirs. On average, fish muscles contained 80.93% of total water, 19.07% of dry matter, 1.04% fat, 15.87% protein, 1.11% ash, 1.05% NFE. According to the fat content in the muscle tissue, the species belongs to the representatives of “lean” fish. Bream species from Ivankovskoye Reservoir are superior to those from Gorky Reservoir in muscle fat, but inferior in the other metabolic characteristics studied. This may be related to less favorable conditions for fish in Ivankovskoye Reservoir in summer compared to Gorky Reservoir. The metabolic indices differed slightly in the muscles of breams of both sexes. Proteins and ash accumulated more intensively in the female muscles. In the muscle tissue of the younger bream groups there was found a higher content of macronutrients than in older bream groups. This can be explained by the habits of fish in the warmed waters.

Keywords:
Ivankovskoye Reservoir, bream Abramis brama L, metabolism, muscle tissue, sex, age, thermal pollution

Text

Publication text (PDF): Read Download

Иваньковское водохранилище является старейшим из водохранилищ Верхней Волги, оно было создано в 1937 г. По уровню продуктивности Иваньковское водохранилище относится к мезотрофно-эвтрофным водоемам, его отличительная особенность - высокие величины, характеризующие развитие планктона и бентоса, превышающие аналогичные показатели других водохранилищ Волги [1-3]. В бассейне Иваньковского водохранилища известен источник теплового загрязнения - Конаковская ГРЭС, - перекачивающий для охлаждения своих агрегатов до трех объемов всего водоема в год. В зонах подогрева наблюдаются нарушения гидрологического и гидрохимического режима, что приводит к резким изменениям кормовой базы рыб. Кроме того, отмечается тепловое влияние на видовой состав рыб и их физиологию [1, 4]. Иваньковское водохранилище имеет комплексное назначение: его используют с учетом интересов энергетики, судоходства, рекреации и рыбного хозяйства [5]. Водоем служит одним из основных источников питьевого водоснабжения Москвы, поэтому к качеству воды в нем предъявляются особые требования [6]. Однако на водосборной площади водохранилища расположены крупные города, сельскохозяйственные и промышленные предприятия, Конаковская ГРЭС, полигоны и свалки промышленных и бытовых отходов, которые оказывают серьезное антропогенное воздействие на водоем и гидробионтов, обитающих в нем [1, 4, 6-8]. В качестве способа оценки физиологического состояния рыб может служить определение содержания конечных продуктов обмена веществ в их мышечной ткани, т. к. она составляет основу массы тела [9]. В норме в организме преобладают процессы синтеза, но при неблагоприятных условиях они могут затормаживаться, и тогда наблюдается разрушение органических веществ в клетках и тканях [10, 11]. Изучение показателей метаболизма в мышечной ткани лещей Abramis brama L. в Иваньковском водохранилище имеет научную и практическую значимость, т. к. в водоеме данный вид преобладает по численности и хозяйственному значению. Кроме того, на лещах отражается влияние теплового и антропогенного воздействия [1, 11, 12]. Поэтому целью данной работы является изучение показателей обмена веществ в мышечной ткани лещей Иваньковского водохранилища. Материал и методика исследования Материалом для исследований служили особи лещей, отловленные на стандартных станциях траления Иваньковского водохранилища в нагульный период (август) тралом с экспедиционного судна «Академик Топчиев». Отбор проб проводили от 43 особей леща (12 самцов и 31 самка) от 5+ до 12+ лет. После поимки рыба доставлялась в лабораторию судна в контейнерах с речной водой, где проходила акклимацию. В лаборатории у рыб определяли длину и массу тела, массу порки, зрелость гонад по общепринятой методике [13]. У рыб отсекали мышечную ткань вдоль позвоночника, взвешивали ее и замораживали до проведения химических анализов. В мышцах определяли количество общей воды, сухого вещества, жира, белка, минеральных веществ (золы), безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ). Содержание общей воды и сухого вещества устанавливали с помощью двухступенчатого метода определения влаги. Количество жира получали экстрагированием навески с помощью петролейного эфира в аппарате Сокслета; белка - методом Кьельдаля, процентное содержание азота умножали на эмпирический коэффициент преобразования белка 6,25. Количество минеральных веществ устанавливали гравиметрическим методом, сжигая пробы при температуре 550 °С. Содержание БЭВ определяли расчетным путем, вычитая из 100 % сумму процентов общей воды, жира, белка и минеральных веществ [14]. Возраст рыб определяли сотрудники лаборатории экологии рыб Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина Российской академии наук по зонам роста на чешуе[2]. Коэффициенты упитанности рассчитывались по стандартным методикам [14]. Данные статистической обработки были получены с помощью программы Excel 2007 и представлены в таблицах в виде средних значений и их ошибок (M ± m). Результаты и их обсуждение В результате исследований было выявлено, что коэффициент упитанности по Фультону у лещей из Иваньковского водохранилища варьировал от 1,92 до 4,36, при среднем значении 2,20; по Кларк - от 1,74 до 3,98, при среднем значении 1,95 (табл. 1). Таблица 1 Размеры тела, масса и упитанность исследованных особей леща из Иваньковского водохранилища Половозрастная группа n, экз. Длина, см Масса, г Коэффициент упитанности рыбы порки по Фультону по Кларк Самцы половозрелые 12 28,4 ± 1,3 536 ± 63 487 ± 57 2,30 ± 0,20 2,10 ± 0,18 Самки половозрелые 31 30,5 ± 1,0 672 ± 64 582 ± 51 2,15 ± 0,04 1,89 ± 0,02 Данные показатели превышали значения упитанности лещей из других водоемов [9, 15-17]. Известно, что на упитанность рыб оказывает влияние множество факторов: условия обитания, кормовая база, сезон, стадия зрелости гонад и пр. [17-21]. В мышечной ткани лещей из Иваньковского водохранилища средние значения содержания общей воды достигали 80,93 ± 0,21 %, сухого вещества - 19,07 ± 0,21 %, жира - 1,04 ± 0,07 %, белка - 15,87 ± 0,23 %, золы - 1,11 ± 0,04 %, БЭВ - 1,05 ± 0,12 %. Содержание жира в мускулатуре лещей приближает вид к представителям «тощих» рыб, у которых жировые запасы не являются главным источником энергии, а вместо них данную функцию выполняют белки, содержащиеся в скелетных мышцах в наибольшем количестве [22, 23]. Несмотря на то, что Иваньковское водохранилище отличается повышенной продуктивностью донных сообществ [1, 24], лещи из водоема уступали сородичам из Горьковского водохранилища по содержанию белка, золы и БЭВ в мышцах, но превосходили их по количеству жира [9]. Это может быть связано с повышенной температурой воды в Иваньковском водохранилище в летний период, которая совместно с иными абиотическими факторами (токсикантами, тяжелыми металлами и т. п.) могла оказывать негативное влияние на состояние особей [4, 25]. Известно, что в исследуемый период на значительной части акватории Иваньковского водохранилища в придонном слое наблюдался дефицит кислорода, сокращающий видовое богатство и численность донных животных - потенциальной кормовой базы лещей [26], что также могло оказывать отрицательное воздействие на рыб. Значение показателей обмена веществ в мышцах лещей разного пола оказалось близким и отличалось лишь на десятые доли (табл. 2), что подтверждается рядом научных данных [17, 18, 27, 28]. Таблица 2 Химический состав мышечной ткани групп лещей, отличающихся по полу, из Иваньковского водохранилища Показатель Самцы половозрелые Самки половозрелые Общее количество воды, % 81,20 ± 0,39 80,83 ± 0,25 Сухое вещество, % 18,80 ± 0,39 19,17 ± 0,25 Жир, % 1,14 ± 0,15 1,00 ± 0,08 Белок, % 15,28 ± 0,52 16,10 ± 0,24 Минеральные вещества, % 1,05 ± 0,06 1,13 ± 0,05 БЭВ, % 1,33 ± 0,35 0,94 ± 0,11 Установлено, что у самцов лещей в мышечной ткани меньше сухого вещества, в том числе белка и минеральных веществ, но больше жира и углеводов, чем в мышцах самок. Наши данные соответствуют результатам исследований ряда авторов [17, 28-30]. Содержание общей воды в мышцах лещей Иваньковского водохранилища возрастало с минимума в возрасте 5+ до максимума в возрасте 7+, после чего наблюдалось чередование уменьшения и увеличения показателя (табл. 3). Таблица 3 Химический состав мышечной ткани групп лещей, отличающихся по возрасту, из Иваньковского водохранилища Возраст Общая вода, % Сухое вещество, % Жир, % Белок, % Зола, % БЭВ, % 5+ 79,03 ± 0,22 20,97 ± 0,22 1,35 ± 0,23 18,03 ± 0,05 1,50 ± 0,16 0,09 ± 0,01 6+ 80,87 ± 0,79 19,13 ± 0,79 1,32 ± 0,24 15,39 ± 0,90 1,31 ± 0,15 1,11 ± 0,52 7+ 81,73 ± 0,41 18,27 ± 0,41 1,16 ± 0,05 15,11 ± 0,31 1,07 ± 0,06 0,93 ± 0,21 8+ 80,89 ± 0,27 19,11 ± 0,27 1,01 ± 0,10 16,26 ± 0,52 1,00 ± 0,05 0,83 ± 0,32 9+ 81,20 ± 0,55 18,80 ± 0,55 0,79 ± 0,06 15,30 ± 0,77 0,94 ± 0,04 1,77 ± 0,45 10+ 80,84 ± 0,25 19,16 ± 0,25 1,08 ± 0,27 15,94 ± 0,14 1,02 ± 0,04 1,13 ± 0,19 11+ 81,14 ± 1,25 18,86 ± 1,25 0,74 ± 0,33 15,78 ± 0,98 1,04 ± 0,20 1,30 ± 0,26 12+ 81,23 ± 0,39 18,77 ± 0,39 0,92 ± 0,32 16,11 ± 0,28 1,10 ± 0,03 0,65 ± 0,25 Соответственно, количество сухого вещества в мышечной ткани исследованных особей сокращалось до 7 лет, затем чередовалось с тенденцией к уменьшению (табл. 3). Содержание жира в мышечной ткани лещей снижалось с 5 до 9 лет, после изменялось неравномерно до возраста 12+. Количество белка уменьшалось до 7 лет, с возраста 8+ происходило чередование увеличения и сокращения протеина в мышцах лещей. Содержание золы в мускулатуре лещей из Иваньковского водохранилища изменялось по параболе: снижалось с максимального значения в возрасте 5+ до минимума в возрасте 9+, затем увеличивалось до 12 лет. При оценке содержания БЭВ в период с 5 до 12 лет в скелетных мышцах лещей наблюдалось чередование положительных и отрицательных сдвигов в интервале 1,77-0,09 %. Следует отметить схожую динамику общей воды в мышечной ткани особей из Угличского и Иваньковского водохранилищ в период с 5 до 9 лет [12]. В скелетных мышцах младших групп лещей Иваньковского водохранилища наблюдалось наибольшее количество макронутриентов, что может быть связано с особенностями обитания особей в подогретых водах - увеличенным периодом нагула, а также лучшим развитием кормовой базы молоди по сравнению со старшими особями [1, 4, 31]. Заключение Таким образом, в результате нашего исследования и сравнительного изучения научной литературы выявлено, что по упитанности лещи Иваньковского водохранилища превосходили своих сородичей из других водоемов. Исследуемые нами особи уступали лещам из Горьковского водохранилища по количеству белка, золы и БЭВ в мышцах из-за условий обитания рыб в рассматриваемый период. Показатели обмена веществ в мышечной ткани лещей разного пола оказались близки, тем не менее самки незначительно превосходили самцов по содержанию сухого вещества, в том числе белка и золы. Количественные изменения показателей обмена веществ у лещей выражены в большей степени в зависимости от возраста особей. Выявлено, что в скелетных мышцах младших групп лещей содержание сухого вещества, жира, белка и минеральных веществ оказалось выше, чем у старших особей. Это может быть связано с более благоприятными условиями обитания молоди в подогретых водах, влияющими как на самих лещей, так и на их кормовую базу.

References

1. Sappo G. B. Biologiya, zapasy lescha Ivan'kovskogo vodohranilischa i vliyanie na nih sbrosnyh vod Konakovskoy GRES: avtoref. dis.. kand. biol. nauk. L., 1976. 25 s.

2. Butorin N. V. Ivan'kovskoe vodohranilische i ego zhizn'. L.: Nauka, 1978. 304 s.

3. Zhiteneva T. S. Osobennosti ekologii lescha Abramis brama L. na etapah i perehodnyh periodah razvitiya v svyazi s problemoy ego rosta v Ivan'kovskom vodohranilische // Biologiya vnutrennih vod. 1998. № 1. S. 55-61.

4. Golovanov V. K., Smirnov A. K., Boldakov A. M. Vozdeystvie termal'nogo zagryazneniya vodohranilisch Verhney Volgi na rybnoe naselenie: sovremennoe sostoyanie i perspektivy // Aktual'nye problemy racional'nogo ispol'zovaniya biologicheskih resursov vodohranilisch. Rybinsk: Rybin. Dom pechati, 2005. S. 59-81.

5. Lancova I. V. Vliyanie rekreacionnogo ispol'zovaniya na kachestvo vody Ivan'kovskogo vodohranilischa // Vestn. Ros. un-ta druzhby narodov. Ser.: Ekologiya i bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. 2009. № 1. S. 42-50.

6. Lipatnikova O. A., Grichuk D. V. Termodinamicheskoe modelirovanie form nahozhdeniya tyazhelyh metallov v donnyh otlozheniyah na primere Ivan'kovskogo vodohranilischa // Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 4: Geologiya. 2011. № 2. S. 51-59.

7. Kirpichnikova N. V. Issledovanie nekontroliruemyh istochnikov zagryazneniya vodnyh ob'ektov (na primere Ivan'kovskogo vodohranilischa): avtoref. dis.. kand. tehn. nauk. M., 1992. 23 s.

8. Shepeleva E. S. Ekologo-geohimicheskie issledovaniya povedeniya tyazhelyh metallov v vodnyh i nazemnyh ekosistemah Ivan'kovskogo vodohranilischa: avtoref. dis.. kand. geol.-mineral. nauk. M., 2004. 32 s.

9. Payuta A. A., Flerova E. A. Osobennosti himicheskogo sostava skeletnyh myshc, pecheni i gonad u leschey Abramis brama L. raznogo vozrasta // Problemy biologii produktivnyh zhivotnyh. 2017. № 2. S. 38-50.

10. Malyarevskaya A. Ya. Obmen veschestv u ryb v usloviyah antropogennogo evtrofirovaniya vodoemov: monogr. K.: Naukova dumka, 1979. 256 s.

11. Payuta A. A. Analiz pokazateley obmena veschestv karpovyh ryb kak odnogo iz sposobov ocenki zagryazneniy vodnyh ekosistem // Setevoy zhurnal OrelGAU. 2016. № 2 (7). S. 22-28.

12. Payuta A. A., Flerova E. A. Osobennosti himicheskogo sostava skeletnyh myshc leschey Uglichskogo vodohranilischa // Biotehnologiya: vzglyad v buduschee: materialy IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Stavropol': Izd-vo StGMU, 2018. S. 234-237.

13. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniyu ryb. M.: Pisch. prom-st', 1966. 376 s.

14. Flerova E. A. Fiziologo-biohimicheskie metody issledovaniya ryb. Yaroslavl': Izd-vo FGBOU VPO «Yaroslavskaya GSHA», 2014. 40 s.

15. Kozhabaeva E. B. K voprosu o sostoyanii estestvennogo vosproizvodstva ryb na nizhnem uchastke r. Syrdar'i // Raznoobrazie, problemy ekologii gornogo Altaya i sopredel'nyh regionov: nastoyaschee, proshloe, buduschee: materialy Mezhdunar. konf. Gorno-Altaysk: RIO Gor.-Alt. gos. un-ta, 2008. S. 115-117.

16. Marenkov O. N., Fedonenko E. V., Gabibov M. M., Abdullaeva N. M. Razvitie gonad lescha (Abramis brama Linnaeus, 1758) v usloviyah Zaporozhskogo vodohranilischa // Izv. vuzov Povolzh. regiona. Estestv. nauki. 2013. № 4 (4). S. 25-35.

17. Payuta A. A., Flerova E. A. Osobennosti nakopleniya produktov obmena veschestv v myshechnoy tkani razlichnyh polovozrastnyh grupp lescha Abramis brama L. Rybinskogo vodohranilischa // Vestn. APK Verhnevolzh'ya. 2017. № 1. S. 23-28.

18. Kostyleva A. A., Flerova E. A. Osobennosti himicheskogo sostava myshechnoy tkani lescha Abramis brama Gor'kovskogo vodohranilischa // Vopr. rybolovstva. 2015. T. 16. № 4. S. 412-418.

19. Jin S., Yan X., Zhang H., Fan W. Weight-length relationships and Fulton’s condition factors of skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) in the western and central Pacific Ocean // PeerJ. 2015. V. 3, e758. DOI:https://doi.org/10.7717/peerj.758.

20. Mello L. G. S., Rose G. A. Seasonal cycles in weight and condition in Atlantic cod (Gadus morhua L.) in relation to fisheries // ICES Journal of Marine Science. 2005. V. 62. N. 5. P. 1006-1015.

21. Miroshnichenko D. A. Sravnitel'naya harakteristika pokazateley obmena veschestv predstaviteley Clarias batrachus, obitayuschih v estestvennyh i iskusstvennyh usloviyah // Innovacii v APK: problemy i perspektivy. 2016. № 1 (9). S. 110-114.

22. Sidorov V. S. Sravnitel'naya biohimiya ryb i ih gel'mintov. Lipidy, fermenty, belki. Petrozavodsk: Karel. filial AN SSSR, 1977. 160 s.

23. Farhoudi A., Abedian Kenari A. M., Nazari R. M., Makhdoomi C. H. Study of body composition, lipid and fatty acid profile during larval development in Caspian Sea carp (Cyprinus carpio) // Journal of Fisheries and Aquatic Science. 2011. V. 6. N. 4. P. 417-428.

24. Zhiteneva T. S. Peculiarities of ontogenetic ecology of bream Abramis brama L. at stages and transitions of its development and in connection with its growth in the Ivan'kovskiy Reservoir // Inland Water Biology. 1998. V. 1. N. 1. P. 99-108.

25. Gabibov M. M., Abdullaeva N. M., Ortabaeva L. M., Ismailov I. A., Asadulaeva P. A. Vliyanie zagryazneniya vodnoy sredy ionami Pb2+, Sd2+ i syroy neft'yu na nakoplenie geneticheski inducirovannyh povrezhdeniy v eritrocitah ryb // Izv. Samar. nauch. centra Ros. akad. nauk. 2011. T. 13. № 1 (5). S. 1068-1070.

26. Lazareva V. I., Stepanova I. E., Cvetkov A. I., Pryanichnikova E. G., Perova S. N. Kislorodnyy rezhim vodohranilisch Volgi i Kamy v period potepleniya klimata: posledstviya dlya zooplanktona i zoobentosa // Tr. In-ta biologii vnutr. vod RAN. 2018. Vyp. 81 (84). S. 47-84.

27. Medford B. A., Mackay W. C. Protein and lipid content of gonads, liver, and muscle of northern pike (Esox lucius) in relation to gonad growth // J. Fish Res. Board Can. 1978. V. 35. N. 2. P. 213-219.

28. Nargis A. Seasonal variation in the chemical composition of Body flesh of Koi Fish Anabas testudineus (Bloch) (Anabantidae: Perciformes) // Bangladesh Journal of Scientific and Industrial Research. 2006. V. 41. N. 3. P. 219-226.

29. Shatunovskiy M. I., Bogoyavlenskaya M. P., Vel'tischeva I. F., Maslennikova N. V. Issledovaniya generativnogo obmena baltiyskoy treski // Tr. VNIRO. 1975. T. 96. S. 57-62.

30. Alemu L. A., Melese A. Y., Gulelat D. H. Effect of endogenous factors on proximate composition of nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) fillet from lake zeway //American Journal of Research Communication. 2013. V. 1. N. 11. P. 405-410.

31. Golovanov V. K. Ecophysiological patterns of distribution and behavior of freshwater fish in thermal gradients // Journal of ichthyology. 2013. V. 53. N. 4. P. 286-314.

This work is licensed under Creative Commons Attribution 3.0 Unported

Submit manuscript Download PDF
Text

To cite

Citations:

Confirmation

Регистрация