Введение Каспийская вобла (Rutilus rutilus caspicus Jak.) относится к полупроходным формам плотвы и населяет солоноватые воды Каспийского моря [1]. В последние несколько десятилетий численность этого ценного промыслового объекта значительно снизилась. Вылов воблы уменьшился с 19 тыс. т в 1992 г. до 1,5 тыс. т в 2011 г., причем масштабы ее естественного воспроизводства ежегодно сокращаются [2]. Уменьшение запасов воблы, как и других ценных промысловых объектов Волжско-Каспийского бассейна, связано как с высокой интенсивностью их вылова, так и с ухудшением среды обитания рыб. Деформация весеннего паводка, ухудшение условий нагула в море, как по гидрологическим параметрам, так и по кормовым ресурсам, загрязнение Волги и Каспийского моря являются широко известными фактами. В течение ряда лет в воде и донных отложениях постоянно выявляли ряд агрессивных поллютантов, в том числе нефтеуглеводороды и тяжелые металлы, в количествах превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) [3-8]. Изменения экологии обитания воблы отразились на ее физиологическом состоянии, в том числе и на конкретных физиолого-биохимических показателях организма рыбы. Цель исследований - выявить особенности межгодовой динамики физиолого-биохимических показателей некоторых тканей воблы: - в крови - гемоглобина, общего сывороточного белка (ОСБ), β-липопротеидов, холестерина, общих липидов; - в мышцах, гонадах и печени - общих липидов и водорастворимого белка. Многообразие функций крови - одной из дифференцированных и реактивных тканей - поставило ее в ряд ценных индикаторов. Являясь одной из наиболее лабильных тканей, кровь быстро реагирует на действие различных факторов, что приводит к восстановлению равновесия между организмом и средой, поддерживая гомеостаз организма. В связи с современным глобальным антропогенным влиянием и, соответственно, изменившимися условиями существования рыб, а также в зависимости от силы фактора, влияющего на водоем, могут произойти изменения наиболее стабильных характеристик организма, которые выведут его из состояния гомеостаза [9]. Именно по количественным характеристикам ключевых биохимических показателей крови можно оценить степень негативного влияния среды и возможность обратимости последствий этого влияния. Интенсивность обменных процессов организма определяется исключительной ролью гемоглобина. Этот показатель крови, способствующий сохранению гомеостаза, наиболее устойчив. Колебания его уровня возможны в пределах определенных параметров, специфичных для каждого вида рыб [9]. Сывороточные белки - важнейшие биохимические компоненты, благодаря которым кровь из сложного раствора многих веществ превращается в специализированную ткань организма, где происходят сложнейшие обменные процессы, определяющие целостность организма [10]. Количество ОСБ может колебаться в значительных пределах [11]. Сывороточные β-липопротеиды тесно связаны с липидным обменом и играют наравне с протеинами большую роль в формировании гонад. Они транспортируют триацилглицерины, холестерин и фосфолипиды от печени к тканям. Снижение транспорта резервных веществ, в котором участвуют липопротеиды, может свидетельствовать об общем снижении интенсивности обменных процессов и, как следствие, задержке созревания половых продуктов [12]. Другие физиологические параметры крови, характеризующие липидный обмен, - содержание холестерина и общих сывороточных липидов, участвующих в процессе формирования половых продуктов и выработке половых гормонов, показательны и динамичны. Изменчивость этих параметров крови обусловлена рядом факторов: интенсивностью и характером питания, степенью зрелости половых продуктов и в целом - активностью обмена веществ, экологической обстановкой и токсикологическими особенностями среды обитания. Холестерин необходим в процессе формирования естественной реакции организма на стресс, при этом выделяется адренокортикотропин, который влияет на синтез и секрецию кортикоидных гормонов (кортизол, кортизон, кортикостерон) [13, 14]. Высокая информативность показателей жирового (общие липиды) и белкового (водорастворимый белок) обмена мышц, гонад и печени в качестве характеристики физиологического состояния организма продемонстрирована исследованиями многих видов рыб [15, 16]. По накоплению липидов и белков в тканях рыб можно судить не только об обеспеченности их пищей. Белок и липиды мышц расходуются на энергетические нужды и на формирование половых продуктов. Концентрацию белка рассматривают как показатель нормального течения пластического обмена, а в некоторых случаях - как альтернативный источник энергии [16]. Эти показатели дают возможность прогнозировать снижение или увеличение плодовитости, эффективность нереста, а также выживаемость рыб во время зимовки. Известно, что рыбы, как верхнее трофическое звено водной экосистемы, являются индикаторами загрязнения, по изменению их физиологического состояния можно оценивать последствия наличия токсичных веществ в воде [17-19]. Материал и методы исследования Материал собирали в 2009-2013 гг. в морских (Северный Каспий) и речных (низовья р. Волги) экспедициях в преднерестовый (апрель - май) и предзимовальный (октябрь - ноябрь) периоды. Материал представлен половозрелыми самками 3-4-х лет. В весенний (преднерестовый) период рыбы находились на IV стадии зрелости гонад (СЗГ), в осенний (предзимовальный) - на III СЗГ. В крови воблы определяли: содержание ОСБ с помощью рефрактометра ИРФ-454 Б [20]; β-липопротеидов - по методу Бурштейна - Самая [21]; общего холестерина - энзиматическим методом [22], гемоглобина - по методу Кушаковского [23], общих липидов в сыворотке крови - по методу Цольнера [24]. Содержание общих липидов в тканях определяли модифицированным методом по Цольнеру [24, 25]. Концентрацию водорастворимого белка определяли методом Варбурга и Христьяна [26], основанном на спектрофотометрическом измерении оптической плотности белкового раствора при длине волн 260 и 280 нм. Результаты исследования и их обсуждение Изученные нами физиолого-биохимические показатели тканей каспийской воблы имели по годам количественные различия. Н. С. Строганов [11] отмечал, что содержание гемоглобина в крови у различных видов рыб может варьировать от 40 до 147 г/л. Изучение уровня гемоглобина в крови воблы в преднерестовый период в 2009-2013 гг. показало, что его величина в среднем колебалась от 49,87 до 57,90 г/л, достигая у отдельных особей 70-80 г/л. Уровень гемоглобина в крови повышается у тех рыб, которые вступили в фазу активного передвижения, например, в поисках пищи, подходу к местам нереста, местам зимовки, выявлена также количественная корреляция со степенью готовности к нересту [9, 27]. Для самок карпа, близких к нерестовому состоянию, отмечалась концентрация гемоглобина 70-100 г/л [27]. В преднерестовые периоды 2009-2012 гг. у воблы отмечена тенденция к снижению количества гемоглобина в крови - 54,29; 57,90; 50,36; 49,87 г/л соответственно (в 2007-2008 гг. - 70,0; 61,67 г/л соответственно). Индивидуально отмечались особи с выраженным отклонением - анемией, когда количество гемоглобина в крови было ниже 40 г/л. Весной 2013 г. отмечено увеличение количества гемоглобина до 55,55 г/л. В предзимовальные периоды 2009-2013 гг. среднее количество гемоглобина по изученным выборкам воблы колебалось от 44,80 до 71,42 г/л. Осенью 2013 г. отмечено его увеличение в 1,3-1,6 раза по сравнению с данными 2009-2011 гг., что связано с экологическими особенностями среды обитания воблы, в том числе улучшением кормовой базы и активным откормом в нагульный период 2013 г. Таким образом, среднее количество гемоглобина в крови проанализированных выборок воблы в межгодовом аспекте варьировало, не выходя за пределы нормы нерестового состояния и подготовки к зимовке у большей части особей. Наиболее высокий уровень ОСБ в крови рыб наблюдался на III-IV СЗГ [28]. У разных рыб концентрация ОСБ может составлять от 25 до 70 г/л [11]. В весенние периоды 2009-2013 гг. у каспийской воблы содержание ОСБ варьировало от 45,97 до 58,10 г/л, что вполне закономерно для ее нерестового состояния. Согласно результатам ежегодного кластерного анализа, 65-70 % популяции воблы характеризовалось высоким и средним уровнем ОСБ и гемоглобина, что подтверждало готовность рыб к нересту. В предзимовальные периоды 2009-2013 гг. содержание ОСБ у воблы варьировало от 44,52 до 69,58 г/л. В 2013 г. отмечено повышение уровня ОСБ. В ежегодно изучаемых весенних и осенних выборках воблы количество рыб с содержанием ОСБ ниже 30 г/л, которые характеризовались как патологичные (истощенные, с нарушением белкового обмена), в среднем не превышало 10-15 %. Сывороточные β-липопротеиды образуются в печени, уменьшение их количества в сыворотке крови может свидетельствовать или о снижении активности их синтеза в указанном органе, или об активном использовании тканями организма рыб [29]. Сывороточные β-липопротеиды являются переносчиками биохимических субстратов в икру при ее созревании, и их количественные характеристики зависят от СЗГ. В процессе начала формирования β-липопротеидов и после его завершения их уровень не должен быть высоким. При активном транспорте белка и липидов в икру уровень β-липопротеидов должен повышаться. В нерестовые периоды, когда идет активный переброс резервных биохимических субстратов для окончательного формирования гонад, среднее содержание β-липопротеидов в сыворотке крови гораздо выше (в 2009-2013 гг. средний уровень составлял 2,57; 2,26; 3,85; 1,20; 0,57 г/л соответственно), чем в предзимовальные (2009-2013 гг. - 0,81; 0,86; 1,09; 0,72 г/л соответственно). Исключением стала весна 2013 г., когда был отмечен низкий уровень β-липопротеидов на фоне высоких значений гемоглобина и ОСБ, что свидетельствовало о завершении формирования гонад у большинства особей нерестовой части популяции каспийской воблы. Полноценное формирование гонад возможно при определенном уровне холестерина и общих липидов, которые необходимы для построения половых продуктов и накопления в качестве энергетических резервов в них. В нерестовые периоды 2009-2013 гг. у воблы был зафиксирован уровень холестерина в сыворотке крови от 1,74 до 2,89 г/л, в предзимовальные периоды 2009-2011 гг. - от 2,30 до 3,32 г/л, что сопоставимо с количеством холестерина в крови у воблы, исследованной в 1970-е гг., - 2,38 г/л [30]. Уровень общих липидов в сыворотке крови воблы в среднем по выборкам в 2009-2013 гг. колебался: в нерестовые периоды - 11,10-15,95 г/л, в предзимовальные (2009-2011 гг.) - 12,68-15,11 г/л, соответствуя таковому прошлых лет - 11,92 г/л (по данным 1985 г. [30]). В предзимовальный период 2013 г. отмечено высокое среднее значение холестерина - 6,14 г/л и общих липидов - 19,04 г/л. Содержание холестерина в среднем колебалось в пределах 2,99-14,80 г/л, коэффициент вариации составил 34 %. Диапазон колебания общих липидов составил 7,02-31,38 г/л, коэффициент вариации - 35 %. В предзимовальный период 2013 г. наблюдалось общее увеличением интенсивности белкового и липидного обмена у воблы. Слишком высокие индивидуальные значения холестерина, вероятно, могут свидетельствовать о нахождении отдельных особей в состоянии стресса. Анализ содержания общих липидов и водорастворимого белка в мышцах, гонадах и печени воблы в весенние периоды 2009-2012 гг. показал относительную количественную стабильность их значений. Это свидетельствовало о том, что в нерестовую миграцию вступают наиболее подготовленные особи с определенным уровнем энергетики, позволяющим осуществить репродуктивную функцию. В преднерестовый период 2013 г. было отмечено увеличение показателей липидного и белкового обмена воблы по отношению к результатам исследований аналогичных периодов в 2011-2012 гг.: в мышцах - в 1,6-1,7 и 2,4-1,4 раза соответственно; в гонадах - в 1,2 и 1,7-1,6 раза соответственно; в печени - в 1,4-1,2 и 2-1,6 раза соответственно (табл. 1, 2). С большим запасом энергии в виде этих веществ в мышцах гораздо успешнее происходит миграция производителей к местам размножения и процесс нереста. Увеличение количества этих субстратов в генеративной ткани обеспечивает высокую эффективность нереста, жизнестойкое потомство, полноценно обеспеченное веществами для эндогенного питания на ранних стадиях онтогенеза, в печени - отсутствие отклонений в процессе синтеза важнейших биохимических компонентов липидного и белкового обменов организма рыбы. Ранее эти показатели были еще более высокими. Так, в 1950-1980 гг. уровень липидов в мышцах производителей воблы, мигрирующих в р. Волгу, колебался в пределах 2,5-5,0 % [31]. В 1950-1960 гг. содержание липидов в икре воблы колебалось в пределах 3,0-3,5 % [32]. В 1990-е гг. количество жира в печени составляло 2,6 % [33]. Количественные характеристики водорастворимого белка сопоставимы с данными 1990-х гг.: в мышцах - 55 мг/г, в гонадах - 120-150 мг/г, в печени содержание общего белка составляло 216 мг/г [33]. Таблица 1 Динамика содержания общих липидов в тканях воблы в нерестовый период, IV СЗГ (выборка из р. Волги) Год Общие липиды, % Мышцы Гонады Печень 2009 0,62 1,93 - 2010 0,55 2,63 3,60 2011 0,54 2,11 1,81 2012 0,52 2,08 2,13 2013 0,87 2,51 2,47 Таблица 2 Динамика содержания водорастворимого белка в тканях воблы в нерестовый период, IV СЗГ (выборка из р. Волги) Год Водорастворимый белок, мг/г Мышцы Гонады Печень 2009 26,04 132,89 - 2010 24,56 96,26 129,12 2011 28,42 83,22 81,28 2012 47,22 85,31 105,84 2013 68,72 138,87 165,46 Количество общих липидов и водорастворимого белка, накапливаемых воблой к концу нагульного и началу предзимовального периодов, в изученных тканях за последние несколько лет (2009-2013 гг.) также стабильно, с 2010 г. даже наметилась тенденция к увеличению (табл. 3, 4). Исключением стал 2012 г., когда средняя концентрация общих липидов немного уменьшилась, а с 2010 г. наблюдается увеличение накопления липидных субстратов в тканях воблы. Белковая составляющая не подвергалась резким количественным изменениям. В предзимовальный период 2013 г. отмечено резкое увеличение липидных компонентов в тканях, а также водорастворимого белка в гонадах и печени. Таблица 3 Динамика содержания общих липидов в тканях воблы в предзимовальный период, III СЗГ (выборка из Северного Каспия) Год Общие липиды, % Мышцы Гонады Печень 2009 0,54 2,17 - 2010 0,50 1,43 2,21 2011 0,74 2,01 2,72 2012 0,58 1,69 2,74 2013 0,95 2,52 3,43 Таблица 4 Динамика содержания водорастворимого белка в тканях воблы в предзимовальный период, III СЗГ (выборка из Северного Каспия) Год Водорастворимый белок, мг/г Мышцы Гонады Печень 2009 35,59 184,15 - 2010 45,02 155,15 113,69 2011 43,47 111,3 116,80 2012 67,66 116,70 115,40 2013 55,72 158,85 128,63 Осенью 2013 г. среди самок III СЗГ из предзимовальных скоплений не наблюдалось особей с критически низким уровнем общих липидов в мышцах - менее 0,3 % (табл. 5), которые, как правило, характеризуются отклонениями: анемичные, истощенные, с тотальной резорбцией половых продуктов. Они, вероятно, не переживут зимовку, не смогут совершить нерестовую миграцию и вступить в нерест весной следующего года Таблица 5 Количество производителей воблы, собранной в предзимовальные периоды в Северном Каспии, с критически низким и низким уровнем общих липидов в мышцах, % Общие липиды в мышцах, % Годы 2008 2009 2010 2011 2012 2013 0,3 - критически низкий уровень 10 23 17 - 15 - 0,3-0,4 - низкий уровень 23 26 35 27 19 2 Малоперспективных для нереста самок с низким уровнем липидов (0,3-0,4 %) в осенней выборке 2013 г. было всего 2 % , против 19 % таковых в 2012 г. С 2010 г. наблюдалась тенденция к уменьшению количества малоперспективных рыб в исследованных выборках воблы (табл. 5), что свидетельствовало об улучшении ее физиолого-биохимического состояния. Заключение Таким образом, физиолого-биохимические показатели крови, мышц, гонад и печени каспийской воблы за проанализированный период (2009-2013 гг.) варьировали по годам. Функциональные показатели крови в основном не выходили за пределы нормы соответствующего периода годового цикла воблы. С 2013 г. отмечена тенденция к увеличению накопления липидных и белковых компонентов в изученных тканях.