ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЕТА НА РЫБ
Свет влияет на рыб в момент, когда они проклевываются из икры, и в период, когда они нерестятся. Свет может: погубить икру и мальков, отрегулировать биологические часы, воздействовать на рост, влиять на половозрелость и размножение, определять, где мальки и взрослые рыбы будут прятаться и фуражироваться, и влиять на уровень циркуляторных гормонов стресса, которые в свою очередь воздействуют на размножение. Он даже воздействует на пещерных слепых рыб. Независимо от того, видят ли рыбы свет глазами или чувствуют железами, он оказывает на них весьма серьезное влияние.
Слепые пещерные рыбки (Astyanax mexicanus)
Свет, который воздействует на глаза, достаточно прост для понимания, но мы бы хотели перебрать варианты. Колбочки, палочки, хрусталик, сетчатка и другие части глаза должны приспосабливаться к различным спектрам и уровням интенсивности света. Когда у рыб вдруг возникают иные условия, их глаза способны высвободить допамин и другие возбуждающие нервную систему вещества, влияющие на уровень стресса или кортизол в крови, которые в свою очередь становятся причиной испуга, возбуждения и других поведенческих особенностей.
Как реагируют на свет слепые или пещерные рыбы? Шишковидная железа, расположенная в гипоталамусе головного мозга, вероятно, имеет более древнее происхождение, чем позвоночник. Эта светочувствительная железа была найдена у животных с глазами, а также у слепых, глаза которых были утеряны: как в результате эволюции, когда им приходилось адаптироваться к жизни в пещерах или паразитизму, так и у животных, которые были ослеплены. Поскольку утром интенсивность окружающего освещения повышается, а вечером понижается, шишковидная железа выделяет в кровоток меланоцитостимулирующий гормон. Мелатонин, входящий в его состав, обычно используется для приготовления снотворных препаратов.
К концу дня, когда яркость освещения падает, мы становимся сонными. Это происходит потому, что в наш кровоток подмешивается мелатонин. Утром наша кровь очищается от мелатонина, тогда как увеличение интенсивности освещения препятствуют поступлению этого гормона в наш организм. Таким образом, когда мы пробуждаемся, то избавляемся от мелатонина и становимся бодрыми.
С наступлением ночи уровень мелатонина повышается, и с приходом рассвета – уменьшается. Это происходит независимо от того, открыты наши глаза или закрыты и есть ли у нас глаза вообще. Ежедневное чередование взлетов и падений уровня мелатонина в крови воздействует на суточный ритм сна, а также реагирует на изменяющуюся продолжительность дня в течение года.
Какую роль играет свет в размножении рыб?
Ни одна биологическая активность так сильно не зависит от света, как процесс икрометания. Рыбы могут метать икру: круглый год (живородящие), один раз в год (ушастые окуни), один раз в несколько лет (осетры), только один раз в жизни (тихоокеанские лососи), и несколько раз в течение сезона (перцины и рыбы-клоуны). Икрометание стимулируется происходящими в свете изменениями и, в меньшей степени, – кормлением (которое также воздействует на жизнеспособность личинок), и температурой (которая также воздействует на потребление пищи и территориальное поведение).
Ушастый окунь (Фото Шарлин Н. Симмонс)
У рыб, которые нерестятся сезонно, все более быстрые (в зимние короткие дни) или более медленные (в весенние долгие дни) изменения уровней мелатонина настраивают биологические часы для ежегодного икрометания (в зависимости от вида рыбы). Это называют регулятором годичной жизнедеятельности. Многие виды лососей и солнечных рыб нерестятся только весною, но это подразумевает быстрые изменения уровней мелатонина, которые начинают вырабатывать половые гормоны, которое в свою очередь вызывает выработку яичного желтка, а также умножение мужских половых клеток и развитие икры.
Другие гормоны, от которых зависит икрометание, производятся питуитарной железой, расположенной в гипофизе головного мозга. Мелатонин влияет на гипофиз, который в свою очередь начинает вырабатывать определенные гонадотропные гормоны.
Эти гормоны распространяются через кровоток, где они возбуждают клетки половых органов на стимуляцию существенного увеличения производства яичного желтка, завершения деления и созревания икры, достижения полного развития и умножения предшественников мужских половых клеток, а также проявление вторичных половых признаков.
Например, у каменных сомиков эти изменения проявляются в раздувшихся от созревшей икры животах самок, и увеличении и сплющивании головы самцов, а у некоторых видов гольянов - в появлении впечатляющей нерестовой окраски.
Каменный сомик (Noturus sp.)
Некоторые рыбы (например, лососи и треска) реагируют на сокращение продолжительности дня – первыми шагами к размножению: они нерестятся зимой или ранней весной. Другие рыбы нерестятся летом, а третьи мечут икру круглый год. Одни и те же гормоны могут работать по-разному у различных видов рыб, поэтому все, что мы пока знаем – это части системы, а не то, как она работает. Каскадный эффект гормонов, производимый шишковидными и питуитарными железами, и наконец самими половыми органами - называется гипоталамо-гипофизарно-гонадной системой.
У наземных позвоночных основными половыми гормонами являются: тестостерон, лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон. У рыб они объединены под одним термином «гонадотропин» (как производителем, так и рецептором гормонов), он существует в нескольких видах с различными функциями.
Гормон прегненолон является одним из первых гормонов в каскаде, который начинается с убыстрения колебаний уровня мелатонина, и позже задействуется секрециями питуитарной железы гонадотропинов. Посредством так называемого процесса ароматизации, этот гормон (в большинстве случаев) преобразуется в тестостерон у самцов, и в эстроген плюс тестостерон у самок. Концентрации и относительная пропорция этих гормонов в крови определяют время, когда взрослые рыбы будут метать икру.
Сам нерест также подвергается воздействию гормона стресса в крови, который называется кортизол: он мешает воздействию таких загрязнителей, как имитатор эстрогена, обычно производимому при отбеливании целлюлозы. Неспособность к нересту у рыб, живущих ниже по течению от бумажных фабрик, оказало давление на эти отрасли промышленности для того, чтобы они прекратили использовать хлорный отбеливатель в производстве бумаги, переключившись на менее вредные технологии.
Светочувствительность икры и мальков
Какова комбинация ламп лучше всего подходит для аквариумных рыб? Свет воздействует на весь период кормления и природные темпы роста. Регулирование интенсивности света и световых периодов используется в аквакультуре, чтобы стимулировать нерест у взрослых рыб и ускорить темпы роста у их потомства. Для стимуляции икрометания свет используется намного чаще, чем гормональные инъекции. Это безопаснее, более предсказуемо, дешевле и не требует специальной подготовки.
В сопутствующем разделе нашего интернет магазина Вы сможете приобрести:
Много рыбной икры погибает из-за воздействия света. Икра неонов должна инкубироваться в темноте, или она никогда не проклюнется. Икра скалярий лучше всего развивается, когда инкубируется в воде, затемненной с помощью метиленового синего – во всем остальном неактивного. Аквариумисты часто сообщают о бесплодной икре дискусов, скалярий или других южноамериканских цихлид (икра мертвая на 100%), но возможно эта гибель происходит из-за воздействия света на оплодотворенную икру, после которого она не может восстановиться. Иногда ущерб икре наносят водоросли, которые при свете высвобождают токсины.
Неон (Paracheirodon innesi). (Фото Сихана Килика)
Высокоэнергетический ультрафиолетовый свет повреждает ДНК, путем разрыва молекулярных связей. Многие клетки вырабатывают фермент, который восстанавливает молекулу ДНК, но этот фермент должен воздействовать быстро (в течение 20 минут), или повреждения восстановить становится невозможно. Часто бывает так, что либо икра неонов (или других рыб) является чувствительной к низким уровням ультрафиолетового излучения (или других видов интенсивного излучения), либо мы не в состоянии найти стимул для механизмов самовосстановления, и таким образом, ДНК остается поврежденной, и оплодотворенная икра умирает.
Многие ферменты стимулируются или блокируются светом. Что представляет собой механизм самовосстановления? У бактерий, раненых ультрафиолетовым излучением, им является яркий дневной свет. Если неон подобен бактериям, то лекарство от ранения ультрафиолетовым излучением - это внезапный яркий свет в течение нескольких минут после икрометания. Если у вас имеются основания подозревать, что нерестящаяся пара рыб является бесплодной, попробуйте инкубировать икру в полной темноте. Если и это не помогает, попробуйте подвергнуть ее воздействию сильного яркого света в течение нескольких минут после завершения икрометания.
Игра в прятки
Свет может оказывать на рыб положительное или отрицательное влияние. После выхода из икры многие мальки отрицательно реагируют на свет, и сразу же устремляются темноту, тогда как их глаза подвергаются дальнейшему развитию. После окончания анатомического и функционального развития глаз, которое обычно завершается спустя несколько часов после выхода из икры, мальки ищут свет и начинают активно питаться. Уровень освещенности и характер укрытий в общей среде обитания определяют: надо ли рыбам подыскивать себе укрытия или можно открыто плавать по аквариуму, – и время суток, когда им можно питаться.
Изменения поражают. Мальки многих живородящих и карпозубых рождаются или проклевываются из икры уже полностью сформированными и положительно реагируют на свет, начиная сразу питаться науплиями артемии (или природным зоопланктоном), но им нужен свет, чтобы увидеть свою добычу. Другие мальки выклевываются как предличинки, полностью не сформированные, и на свет они часто реагируют отрицательно, подыскивая темные места, где можно прятаться и развиваться, пока не окажутся способными нормально плавать и питаться.
Гуппи (Poecilia reticulata) относится к живородящим рыбам. (Фото Давиде Фарины)
Свет может оказывать разрушительное влияние, мешать нормальному развитию глаз или других органов, или просто помогать хищникам в обнаружении мальков именно тогда, когда они еще не способны спастись бегством. Выклев мальков многих видов морских рыб происходит ночью, тогда как при свете последовательность вылупления мальков блокируется.
Выклев малька у других рыб не зависит от света. Свет воздействует на развитие глаз и плавательного пузыря, высвобождает выклевывающий фермента (хорион), который растворяет внутренние стенки икры, – и может даже стимулировать рост ядовитых водорослей, которые убивают икру или мальков.
Заключение
Для того, чтобы стать успешным аквариумистом, знать физиологию рыб совсем не обязательно. Многие эксперты в этой области никогда не изучали биологию. Аквариумы в рыбоводных хозяйствах, как правило, не освещаются по отдельности: в них скорее освещается сразу вся рыбная комната, что позволяет избегать яркого света, способного причинить ущерб икре или малькам, а также усилить рост вредных водорослей. Нерест можно стимулировать с помощью подмен воды, частым разнообразным кормлением и манипуляциями светового цикла чередования дня и ночи.
Дискус красный туркис (Symphysodon aequifasciata)
Рыб, которые в природе нерестятся только один раз в год, в рыбоводных хозяйствах можно заставить размножатся два раза в год и даже чаще, смоделировав сезонные изменения продолжительности дня с помощью электрического таймера. Или можно отрегулировать эти циклы вручную, изменив на таймере длину ночи (или дня), чтобы смоделировать время согласно своему расписанию. Для быстрого роста большого количества мальков рекомендуется оставлять освещение включенным на 24 часа в сутки, вследствие чего рыбы будут постоянно питаться (в этом случае потребуются более частые подмены воды).
Если у рыб, нерестящихся весной один раз в год, постоянно поддерживать режим весеннего освещения, от них можно добиться бесперебойного икрометания. Тогда как у более сложных в разведении рыб имеет смысл так отрегулировать летний, осенний и зимний световые периоды (одновременно сократив продолжительность самих времен года), что в итоге можно получать два потомства в год.
Следует иметь в виду, что вся эта шумиха вокруг дневного света: его интенсивности, спектра, баланса, того или другого механического метода производства ламп (светодиодных, металлогалоидных, флуоресцентных, очень высокой производительности, высокой производительности и так далее), – зачастую сводится к световому периоду (часам света и темноты в течение каждых 24 часов). Именно этот световой период оказывает самое большое воздействие на здоровье рыбы и процесс икрометания, – намного большее, чем интенсивность света или спектр. Иногда покупка самого простого и дешевого таймера решает самые сложные проблемы в разведении рыб.
Reference: Robert J. Goldstein, Ph.D. – “Effects of Light on Fish” – “Aquarium Fish International” Publication