Как ученые исследуют стресс у рыб?

Этот вопрос очень важен для аквакультуры, поэтому им озабочены ученые-ихтиологи всех стран. Существуют разные методики и направления исследований, но задача одна — сохранить и приумножить рыбное богатство. Норвежские ученые, которым, кстати, активно помогают ихтиологи из России, установили, что различные формы поведения рыб являются индикаторами уровня стресса. За рыбами ведется активное видеонаблюдение, проводится лабораторное исследование их физиологического состояния. Ученые определяли уровень стресса у лососевых рыб, измеряя количество кортизона (гормон стресса) в воде и потребляемого рыбами кислорода. Наиболее доступные методы подобных исследований — использование автоматических видеокамер и наблюдения специалистов за поведением рыб. Как показали результаты, и визуальные наблюдения за поведением рыб, и измерение количества кортизола одинаково точны.

Один из экспериментов заключался в том, что прямо перед кормлением рыбам в двух аквариумах демонстрировали серию мигающих световых сигналов, после которых следовала еда. В первом аквариуме контрольным рыбам после световых сигналов сразу подавали еду, во втором — перед подачей еды рыб подвергали стрессу, или изменяя температуру воды, или с помощью громких звуков. Измеряли продолжительность реакции на стресс. Наблюдения показали, что рыбы в аквариумах вели себя по-разному. У них различались и реакции ожидания пищи, и уровень пищевой мотивации, а также пищевая и двигательная активность. В результате эксперимента выяснилось, что рыбы, которые не подвергались стрессу перед экспериментом, после световых сигналов собирались в стаи в месте кормления в ожидании корма; рыбы же, находящиеся в состоянии стресса, никак не реагировали на свет. Кстати, после стресса у них могут исчезнуть и жизненно важные выработанные защитные реакции.

Влияние стресса на двигательную активность рыб

Ихтиологи пришли к выводу, что у разных рыб стресс может вызвать как повышение, так и понижение двигательной активности. Чаще всего несильный стресс приводит к пониженной двигательной активности. Ученые под несильным стрессом понимали одно-двукратное извлечение рыбы из воды, или помещение рыбы в ограниченный объем воды на 1-5 минут, либо укол в брюшную полость физиологического раствора, либо плавное изменение температуры воды на 3-4°С в сутки, либо подкожное введение рыбам адреналина или норадреналина (гормонов стресса). После всех этих манипуляций в течение одного-двух часов подвижность рыб уменьшалась в два раза. Снижалось и потребление кислорода.

А вот непродолжительное действие очень сильных, несовместимых с жизнью стрессоров, таких как отлов и транспортировка, вызывает резкое снижение двигательной активности вплоть до оцепенения. Нарушалась координация движений, и рыба переворачивалась сначала на бок, а затем на спину.

Хронический стресс может быть вызван длительным (до трех месяцев) содержанием рыбы в неблагоприятных условиях: при повышенном световом, шумовом фоне, кислородном голодании и высокой плотности посадки рыбы в небольших объемах воды. В таких условиях у рыб преобладает двигательная заторможенность, переходящая в оцепенение. Нарушение координации происходит перед гибелью.

Повышенная двигательная активность у рыб наступает в начальной стадии сильного острого стресса. Он возникает, когда человек берет рыбу в руки; при транспортировке в очень тесных и бескислородных условиях. Скорость движений в воде после таких стрессов может возрасти в два-четыре раза. Частота дыхания, которую наблюдают по движениям жаберной крышки, с усилением стресса увеличивается.

Внешние проявления стресса у рыб

В описанном выше эксперименте стресс у рыб проявлялся в быстрых немотивированных перемещениях по акватории, рыбы группировались, то есть сбивались в стаи на дне. Они были беспокойны, в несколько раз повышалась двигательная активность. Возрастала и пищевая активность, рыбы начинали хаотично хватать даже неподходящие пищевые объекты. Стадия исследования потенциального корма сокращалась. Но при этом пищевой объект рыбы часто выплевывали, хотя он подходил по всем формальным признакам. У территориальных и хищных рыб усиливалась агрессивность. Когда стрессовые факторы действуют длительно, рыбы теряют до 20-30% массы.

Иногда в результате стресса рыбы ложатся на дно. Такое поведение часто бывает весной в половодье, когда рыбы с потоком воды вынужденно меняют водоемы. Со временем рыба начинает обживаться на новом месте и поднимается со дна. Если она плавает у поверхности и хватает ртом воздух, это может быть вызвано стрессом из-за нехватки кислорода в воде или присутствия вредных химических веществ. В отравленном водоеме у рыб возникает токсикологический стресс, который предшествует токсическому отравлению. В таких водоемах рыба или хаотично быстро плавает у поверхности, хватая воздух с поверхности и даже пытаясь выпрыгнуть на берег, или лежит на дне. Такие рыбы теряют аппетит и не реагируют ни на предлагаемые приманки, ни на обычные кормовые объекты. У рыб отмечались потемнение окраски и различные кожные заболевания.

Стадии стресса

Ученые выделяют следующие стадии стресса у рыб. Стадия тревоги возникает сразу после неблагоприятного воздействия. Являясь аварийной, она носит мобилизующий характер и протекает в две фазы: шока и противошока. В фазе шока снижается способность организма сопротивляться различным внешним факторам, в том числе болезнетворным бактериям. В обмене веществ у рыб начинает превалировать распад, а не синтез, то есть рыба саморазрушается. Уменьшается масса тела, снижается мышечный и сосудистый тонус. Состав крови существенно меняется не в лучшую сторону. Продолжительность фазы шока (один-два дня) и ее исход зависят от силы неблагоприятного воздействия и исходного уровня резистентности организма, и она может закончиться гибелью рыбы.

В фазе противошока повышается общая сопротивляемость организма и начинается формирование повышенной специфической устойчивости к стрессу. Демонстрацию этого мы видим на водоемах в черте города: рыбы привыкают к постоянному шуму, к нехватке кислорода, к химическому загрязнению воды и другим урбанистическим «радостям». При этом они продолжают функционировать. Масса тела у них несущественно отличается от первоначальной. Повышается мышечный и сосудистый тонус. Происходит рост мышечной ткани.

При длительном воздействии одного или нескольких стресс-факторов общая и специфическая резистентность организма снижается и развивается стадия истощения. В обмене веществ активизируются процессы распада. Прекращается рост молоди у рыб, уменьшается масса тела взрослых особей. Они не выходят на нерест вовсе или выходят, но половые продукты не дозревают. Рыбы уходят на непривычные им участки водоема. Возможен летальный исход.

Стресс рыбы и принцип «поймал — отпусти»

Существует большая группа рыболовов, да и ученых, которые выступают против этого стресс. Основное правило — аккуратно вытаскивать рыбу из воды, как можно меньше травмируя; не брать голыми (горячими) руками холоднокровных животных, чтобы не обжигать их, и как можно меньше времени держать рыбу на воздухе.

Производители товаров для рыболовов прониклись идеей уменьшить стресс у рыбы, когда применяется принцип «поймал — отпусти»», и стали выпускать специальные антитравматические крючки, коврики, на которые надо класть рыбу для фотографирования, специальные охлаждающие перчатки С точки зрения ученых, это как минимум безвредные для рыб приспособления. Пострадают от их использования только кошельки рыболовов. А сказать, что рыба будет лежать на красивом коврике, не испытывая стресса, ученые, к сожалению, не могут.

Шум как фактор стресса

Стресс, возникающий под действием производственных шумов, протекает по типу хронического стресса на стадии устойчивого сопротивления ему. Стресс-реакция, вызванная высоким уровнем шума (90-110 децибел), вызывает угнетение общего состояния, препятствует созреванию половых продуктов и проявлению нерестового поведения. А при низком и среднем уровне шума (60-90 децибел) повышается возбудимость у рыб, которая часто проявляется каннибализмом и высокой агрессивностью, особенно у территориальных, хищных и стайных рыб. Поэтому экологи в преднерестовый и нерестовый периоды рекомендуют сохранять полную тишину на водоемах. В это время правилами запрещена ловля рыбы.

Влияние стресса на нерестовое поведение рыб

Многие ученые считают нерест рыб (особенно весенний) неким физиологическим стрессом. В это время им нелегко из-за смены атмосферного давления, колебаний уровня воды, нестабильной погоды, а еще добавляется гормональный стресс. Поэтому именно в период нереста весной у многих рыб снижена двигательная активность и уменьшено потребление кислорода. Иначе ресурсов организма не хватило бы. Осенью и зимой двигательная активность такая же низкая, как весной во время нереста, но уже по другим причинам: чтобы экономить силы, из-за холода и т.п.

Влияние стрессов на продуктивность рыб зависит от силы неблагоприятного воздействия и уровня сопротивляемости организма. У рыб, как и у людей, есть особи, устойчивые к стрессам и не очень. При большой силе действующих факторов и низкой сопротивляемости организма к стрессу после фазы шока начинается патологический процесс и прекращаются выработка и созревание икры и молок. Небольшая сила воздействия и высокая устойчивость организма обусловливают физиологичное течение стресса, но даже в этом случае он наносит огромный ущерб размножению рыбы. В условиях стресса молодь, если все-таки она появляется, бывает малорослой, ослабленной и редко вырастает до нормальных размеров, а чаще всего не доживает до половой зрелости. Даже при воздействии слабого стресса снижается количество и качество икры и молок, поэтому некоторые водоемы в период нереста рыб особо ценных видов полностью закрыты для посторонних лиц. Здоровье и репродуктивность рыбы во время стресса ухудшаются еще и потому, что организм вынужден приспосабливаться к новым условиям существования.

Старайтесь вести себя на водоемах осторожнее, чтобы своим незаметным присутствием снимать тяжелый весенний физиологический стресс рыб, а не создавать его.