Прототип УЗВ и гистологическое исследование гибрида канального сома

В работе построена система с рециркуляцией воды, которая использовалась для гистологических исследований печени и почек гибрида канального сома (Heterobranchus bidorsalis (♂) X Clarias gariepinus (♀)). Рыбу кормили шестью типами рационов в течении 12 недель. Эксперименты проведены в Нигерии, на сеголетках сомов, средняя масса тела которых составляла 1.01±0.02 г, а длина — 4.63±0.34 см.

Применялись следующие смесевые корма:

D1 — рыбную муку заменили на 100% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis);

D2 — рыбную муку заменили на 60% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и на 40% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D3 — рыбную муку заменили на 40% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и на 60% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D4 — рыбную муку заменили на 100% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D5 – не заменяли рыбную муку. 0% листьев Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и 0% отварных ферментированных бобов Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D6 – коммерческий корм Coppens.

В конце экспериментов 8 рыб из каждого аквариума умерщвляли и проводили гистологическое исследование печени и почек. Созданная УЗВ оказалась эффективной для выращивания канального сома, но существенно отличалась от ранее освещенных систем, потому что использовала систематический рабочий механизм с одним насосом и оксигенацией. Гистология печени и почек оказалась нормальной, с минимальными различиями у рыб, принимающих рацион D2. Результаты показали, что систему можно использовать для культивирования гибрида сома. Смесевые рационы не влияют на гистологию печени и почек рыб.

Введение

Снижение продуктивности рыбного промысла выдвинуло аквакультуру на роль моста в устранении бреши между предложением и растущим спросом. Будущее этой отрасли в Африке определяется возрастанием эффективности и интенсивности производства, использованием меньшего количества воды и финансов. Так как аквакультура продолжает расти в ответ на рост потребления рыбных продуктов, приобретает важность экологически безопасные практики производства и проекты предприятия. Интенсивная система культивирования предполагает интенсивное управление производством, где сотрудник должен обеспечить все биологические потребности культивируемого вида. Это характерно для систем с рециркуляцией воды.

Система с рециркуляцией воды является новой формой фермерства. Обычно производство располагается в помещении, что позволяет фермеру круглый год контролировать условия окружающей среды. Затраты, связанные со строительством рециркуляционных систем обычно выше, чем организации прудового или садкового хозяйства. Однако при правильном управлении рыбу производят круглый год, поэтому повышенные затраты могут оправдаться. Этот тип систем имеет преимущества с точки зрения сниженного потребления вода, вторичного использования воды, снижение объема сточных вод, концентрирование загрязнений, более полный контроль за биологическим загрязнением и гигиеной. При планировании хорошей рециркуляционной системы нужно сосредоточиться на удалении твердых частиц, выводе загрязнений из системы, размере труб и общем плане, процессах фильтрации, узле биофильтрации, балансе газового состава и удалении углекислого газа, узле оксигенации и процессах дезинфекции. Технология эффективной и недорогой УЗВ по-прежнему развивается. Поэтому, медленная адаптация технологии отчасти объясняется высокими начальными затратами, которые покрывают высокую производительность и плотность посадки. Исследования, проведенные в Дании, Нидерландах и Нигерии, показали успех товарного выращивания Африканского сома (Clarias gariepinus). Однако в Нигерии столкнулись с некоторыми сложностями.

Успех предприятия сильно зависит от выбора культивируемого гидробионта. Последний определяет условия культивирования, доступность посадочного материала, доступность искусственных кормов и рыночную стоимость. На рынке Нигерии одними из наиболее ценных рыб являются сомы. Длительное время в Нигерии практикуют выращивание Clarias gariepinus, Heterobranchus bidorsalis и их гибрида. Гибрид имеют более высокую скорость роста, толерантность к широкому диапазону условий среды, устойчивость к неблагоприятным условиям среды, возможность дышать в воде и в воздухе, сопротивляемость к паразитам и заболеваниям, более высокий спрос у покупателей. Гибрид абсолютно необходим для обеспечения продовольственной безопасности Африки.

В аквакультуре серьезной проблемой, которая затрудняет выход на прибыль, является стоимость кормов. Использование рыбы в качестве источника белка для другой рыбы обуславливает высокую стоимость выращивания. Это заставляет исследователей искать альтернативные источники белка. Поэтому они сосредоточились на малоиспользуемых растениях и их продуктов для производства белка для рыб. Существует два органа, печень и почки, которые являются индикаторами состояния здоровья организма. Почки управляют балансом электролитов и воды, необходимым для поддержания гомеостаза внутренней среды организма. Печень является метаболическим центром детоксикации и трансформации химических веществ. Продукты растительного происхождения более дешевое сырье по сравнению с рыбой, но нужно оценить их влияние на здоровье рыб, провести гистологические исследования. Несколько авторов использовали гистологию для определения эффектов корма на такие виды, как Clarias batrachus, Channa striatus, Solea senegalensis, Cyprinus carpio и крыс. Поэтому данная работа имеет две цели: спланировать и построить УЗВ для выращивания сомов и оценить адаптивные изменения в печени и почках рыб на специфический рацион. Для этого гибридов канального сома (Heterobranchus bidorsalis (♂) X Clarias gariepinus (♀)) кормили в течении 12 недель рационами с включением Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa).

Материалы и методы

Рециркуляционная система построена в «Доме животных» (Animal House) Управления Животных и Биологии окружающей среды университета Делта Стейт, Абрака, Нигерия. Она состоит из культуральных бассейнов, трубопровода, резервуара для удаления твердых частиц, насоса, песочных биофильтров, колонн для дегазации, оксигенации и дезинфекции (Рисунок 1). Система спроектирована так, что поток циркулирующей воды регулируется с 7:00 до 10:00 и 18:00 до 22:00 часов, ежедневно. Зона культивирования включает шесть рядов, в каждом по шесть цилиндрических бассейнов. Культуральные бассейны имеют диаметр 0.64 м и высоту 0.55 м (Рисунок 2).

Смешанных по полу сеголеток одного выводка, массой 1.01±0.02 г и длиной 4.63±0.34 см, доставили из Omu fish farm in Igbide, Isoko South L.G.A of Delta State, Нигерия. Рыба акклиматизировалась в течении 14 дней в 60 литровых прямоугольных пластиковых резервуарах, а затем их помещали в экспериментальные емкости (12 особей в каждой). Исследовали 6 типов рационов:

D1 — рыбную муку заменили на 100% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis);

D2 — рыбную муку заменили на 60% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и на 40% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D3 — рыбную муку заменили на 40% листьями Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и на 60% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D4 — рыбную муку заменили на 100% отварными ферментированными бобами Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D5 – не заменяли рыбную муку. 0% листьев Тельфайрии западной (Telfairia occidentalis) и 0% отварных ферментированных бобов Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa);

D6 – коммерческий корм Coppens (Голандия).

Ингредиенты и примерный состав приведены в таблице 1.

Рисунок 1. Схема прототипа УЗВ с культурой гибрида сома
Рисунок 1. Схема прототипа УЗВ с культурой гибрида сома. A = дренажная труба; B = труба поступления воды; C = емкости с рыбой, каждый ряд из шести емкостей дублируется; D = насос; E = главный резервуар; F= УФ-фильтр; G = 0.5 мкм фильтр; H = 1.0 мкм фильтр; I = 5.0 мкм фильтр; J = угольный фильтр; K = биофильтр; L = внешние стены помещения; M = внутренние стены помещения; N = насос; O = сточные воды; P = емкость контроля осаждаемый частиц; Q = отстойник; R = самп; S = пол помещения; T = крыша помещения; U = труба поступления воды; V = труба отвода воды. The cross bars are 1mm mesh size nets.
Рисунок 2. Корыта для экспериментов
Рисунок 2. Корыта для экспериментов

Таблица 1. Количество ингредиентов корма и примерный состав рационов гибрида сома в УЗВ в ходе 12 недельного эксперимента

Ингредиенты, гЭкспериментальные рацион
D1D2D3D4D5D6*
Рыбная мука0.000.000.000.0055.79
Кукурузная мука29.6730.3230.3229.2337.71
Мука кассавы5.005.005.005.005.00
Премикс Виталит1.001.001.001.001.00
Оксид хрома0.500.500.500.500.50
Листья Тельфайрии западной63.8337.9125.270.000.00
Отварные ферментированные бобы Паркии Клаппертона0.0025.2737.9164.270.00
Примерный состав
Влажность, %7.40 (0.09)8.50 (0.10)8.30 (0.05)9.80 (0.12)8.10 (0.23)NP
Сырой белок, %36.70 (0.12)37.62 (0.23)38.80 (0.21)37.85 (0.14)42.90 (0.04)45.00
Сырые волокна, %14.00 (0.03)8.48 (0.04)8.00 (0.03)6.70 (0.01)6.70 (0.05)15.00
Углеводы, %35.90 (0.05)36.90 (0.07)34.90 (0.02)40.65 (0.07)28.00 (0.43)12.00
Зола, %6.00 (0.06)7.50 (0.02)7.00 (0.04)5.00 (0.03)14.00 (0.23)9.50 (0.40)
Натрий, %16.50 (0.08)15.00 (1.12)10.00 (0.12)12.00 (0.03)40.00 (0.23)0.40
Калий, %5.00 (0.02)16.09 (4.12)12.34 (3.45)40.44 (0.89)47.26 (2.65)1.70
Сырой жир, %16.50 (0.08)2.60 (0.11)20.00 (0.06)10.00 (0.04)23.00 (0.13)NP
Общее содержание органических веществ, %94.00 (0.01)95.00 (0.02)94.00 (0.01)95.00 (0.01)90.00 (0.01)NP

Coppens: рыбная мука, соевые семена без оболочки, экстракт жаренной пшеницы, пшеничная клейковина, рыбий жир, кукурузный глютен, рапсовое масло и премикс. NP- данные отсутствуют, в круглых скобках стандартная ошибка, PFALB – отварными ферментированные бобы Паркии Клаппертона (Parkia biglobosa)

В конце эксперимента проводилось гистологическое исследование срезов печени и почек 8 особей из каждой емкости. Срезы фиксировали в 10% физиологическом солевом растворе, обезвоживали в серии растворов этанола и погружали в парафин. Гистологические срезы толщиной 4 мкм окрашивали гематоксилином и эозином.

Результаты

Схема культуральной емкости и резервуаров для удержания воды представлены на Фотографии 1. Использовали три типа емкостей. Один из 500 литровых баков служил для нагрева воды, а второй, закопанный в землю, служил сампом. В качестве отстойников использовали два 300 литровых бака. Сомов содержали в 36 цилиндрических корытах объемом 30 литров.

Водопроводные трубы имеют различный диаметр, от 2.5 до 7.5 см, в зависимости от расположения и назначения. Каждый из резервуаров или камер имеют два типа потоков (для поступления и отвода воды) (Фотография 2). Линия обеспечения водой работает при максимальном потоке 0.8 м/сек, с минимальным наклоном 0.20%. Отклонение позволяет при необходимости полностью осушать культуральные емкости. Линия поступления воды к культуральным емкостям имеет диаметр поперечника 2.5 см, с распылителем/отводом, выполненном в виде изгиба на 0.3 метра над поверхностью воды, для лучшего перемешивания и обогащения кислородом. Линии отвода воды начинаются дренажом (диаметр поперечника 2.5 см) на дне емкостей, затем переходят в трубопровод диаметром поперечника 5 см, который проводит воду в отстойник. Линия с диаметром поперечного сечения 7.5 см переносит воду из скважины к верхней емкости, тогда как линия диаметром 5 см забирает воду из верхней емкости и несет её до точки распределения между культуральными емкостями. Каждый из шести рядов емкостей с рыбой имеет линию рециркуляции, которые проведены параллельно.

Для лучшего переноса загрязнений, все линии отвода воды имеют скорость водного потока 0.8 м/сек. С целью стабилизации оттока и притока водный поток в емкостях регулируется.

Между рядами резервуаров имеется проход шириной 2 метра (Фотография 3), что упрощает обслуживание системы. Для накачивания воды из подземного резервуара в биофильтр и серию фильтров установлен насос мощностью 1.0 л.с. (Фотография 4). Много методов фильтрации адаптировано для установки (Фотография 5), емкость отстойник служит для удаления твердых частиц. Биофильтр содержит определенное количество гравия, грубого и мелкого песка. Он способствует переходу токсичных аммония и нитрита в нитрат, после чего газы из воды удаляются угольным фильтром. Фильтры с размером ячеек 1 мкм и 5 мкм очищают воду от частиц, которые не удаляются на ранних этапах. Они располагаются после угольного фильтра. В последней камере, откуда вода устремляется в верхний резервуар, находится ультрафиолетовая лампа. Она уничтожает микроорганизмы.

Результаты гистологического исследования печени и почек приведены на фотографиях 7 и 8. Печень имеет нормальную паренхиму в виде тяжей с неповрежденными ядрами и нуклеолями, с заполненными синусоидальными пространствами, без вакуолизации. Почки также имеют нормальные канальцы и клетки. Однако у особей на рационе D2 ядра были более плотные и крупные.

Фотография 1. Различные типы емкостей, используемых в рециркуляционной системе
Фотография 1. Различные типы емкостей, используемых в рециркуляционной системе, A=500 л (верхняя и нижняя), B=350 л (отстойник), C=30 л (культуральные емкости)

 

Фотография 2. Различные линии водоснабжения и отвода воды
Фотография 2. Различные линии водоснабжения и отвода воды: a – отвод воды из культуральных емкостей, b – поступление воды из верхнего резервуара в культуральные емкости, c – линия от нижнего резервуара к верхнему, d – отток воды из культуральной емкости в первый отстойник, e – переход воды от первого ко второму отстойнику, f – линия поступления воды в каждую культуральную емкость, g – точка распределения поступающей воды, h – линия забора воды из нижнего резервуара через камеры фильтра к верхнему резервуару, i – контроль отвода воды из культуральных емкостей, j – линия отвода воды из верхнего резервуара, k – распределение поступающей воды, l – точка схождения отводящих воду линий, m – линия от скважины к верхнему резервуару

 

Фотография 3. Коридор между стойками
Фотография 3. Коридор между стойками

 

Фотография 4. Насос
Фотография 4. Насос

 

Фотография 5. Различные механизмы фильтрации, адаптированные в рециркуляционной системе
Фотография 5. Различные механизмы фильтрации, адаптированные в рециркуляционной системе. A – биофильтр, наполненный слоями песка (мелкий, крупный) и гравием, B – угольный фильтр, C – фильтр 1.0 мкм, D – фильтр 5.0 мкм

 

Фотография 6. Ультрафиолетовый фильтр
Фотография 6. Ультрафиолетовый фильтр

 

Фотография 7. Труба располагается над культуральной емкостью, и путем разбрызгивания струи происходит оксигенация
Фотография 7. Труба располагается над культуральной емкостью, и путем разбрызгивания струи происходит оксигенация

 

Фотография 8. Печень гибрида канального сома на 12 неделе эксперимента
Фотография 8. Печень гибрида канального сома на 12 неделе эксперимента

 

Фотография 9. Почка гибрида канального сома на 12 неделе эксперимента
Фотография 9. Почка гибрида канального сома на 12 неделе эксперимента

Обсуждение

Данные о производстве в УЗВ сложно оценить, потому что этот тип систем не распространен в Нигерии. Обычно производство находится в помещении. Компоненты располагаются таким образом, что водный поток двигается в основном под действием гравитации. Насос нагнетает воду как описано ранее. Созданная система включает емкости с соотношением диаметра/глубины – 0.54/0.64 метра, в которые поток поступает эффективно. Цилиндрическая форма улучшает удаление твердых загрязнений и дает рыбам чувство обитания в дикой природе. Так как вода в системе циркулирует, на восполнение испарившегося и загрязненного объема ежедневно вносят 8% воды от общего объема. Механические фильтры располагались в пластиковых чехлах и были обернуты брезентом. Прошедшие фильтры микроорганизмы уничтожали ультрафиолетовые лампы. Обработка ультрафиолетом является важным компонентом УЗВ. Аэрация воды проходила простым перемешиванием в процессе попадания воды в культуральные емкости.

Гистологическое исследование печени и почек показало отсутствие различий размера гепатоцитов, клеток и канальцев от рациона питания рыб.

Производство корма на одной территории с незначительным влиянием на окружающую среду требует, так называемой, «стабильной интенсификации». Система с рециркуляцией воды обеспечивает гибкость процессов производства, учитывает перебои с электричеством в стране.

Паркия Клаппертона (Parkia biglobosa) и Тельфайрия западная (Telfairia occidentalis) в соответствующих пропорциях успешно заменяют рыбную муку в корме гибрида канального сома. В рамках эксперимента оптимальный рост обеспечивали рационы D3 и D4.

—-

Kabir Mohammed Adamu, Robert Bemigho Ikomi, Francis Obiora Nwadukwe. The Design of Prototype Recirculating Aquaculture System and its Use to Examine the Histology of Hybrid Catfish Fed Practical Diets. International Journal of Fisheries and Aquatic Studies; 1(5) : 242-249, 2014

 

 

Раздел: Исследовательские проекты
Метки: , ,
Похожие статьи:

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *