Биология внутренних вод, 2022, № 3, стр. 328-331

Пищевое поведение рыб определяется множеством абиотических и биотических факторов, которые модулируют сигналы нейроэндокринной системы (Volkoff, 2016). Однако вероятность влияния магнитных воздействий на пищевое поведение оценивалась в единичных работах. Известно, в частности, что увеличение индукции магнитного поля в местах кормления американского хвостокола (Dasyatis americana Hildebrand & Schroeder) и усатой акулы-няньки (Ginglymostoma cirratum Bonnaterre) за счет постоянных магнитов значимо снижает вероятность питания здесь представителей этих видов (O’Connell et al., 2010). Кроме того, в нескольких публикациях описаны условно-рефлекторные реакции у пластиножаберных (Meyer et al., 2005; Newton, Kajiura, 2017) и костистых (Walker, 1984; Haugh, Walker, 1998) рыб на изменения магнитного фона, выработанные посредством пищевого подкрепления. Авторам не удалось найти данные о влиянии магнитных воздействий на пищевое поведение костистых рыб. Оценка этого показателя необходима для понимания вклада магнитных полей естественного и антропогенного происхождения в общее состояние популяций. Также информация об изменениях в поведении рыб в ответ на магнитные воздействия дополнит представления о реакции биологических объектов на данный фактор. Поскольку биота постоянно находится в геомагнитном поле напряженностью порядка 50 мкТл в умеренных широтах, одним из способов исследования значимости магнитного фона для организма служит оценка поведенческих показателей при понижении индукции этого поля до значений близких к нулевым. В настоящей работе авторы исследовали влияния снижения индукции постоянного магнитного фона на показатели пищевого поведения серебряного карася Carassius auratus gibelio (Bloch, 1782).

Работу проводили в ноябре–декабре 2020 г. В качестве объекта исследования использовали молодь серебряного карася (масса 5.5 ± 0.1 г, длина 6.2 ± 0.3 см). До начала опыта рыб содержали в 200-литровых аквариумах с проточной водой (температура 18–20°С, рН 7.0–7.3, общая жесткость 4.6 ммоль/л). Режим освещения 8 ч “свет” (450 лк), 16 ч “темнота” (0.08 лк). Рыб кормили ежедневно, используя корм с преобладанием белковых компонентов (17.3% белка, 1.7% жира и 0.1% углеводов в расчете на сырую массу) ad libitum. Затем 24 экз. рыб разбивали на четыре группы (по 6 экз. в каждой) и пересаживали в непроточные аквариумы объемом 40 л (площадь дна 30 × 60 см) с принудительной аэрацией для адаптации к условиям эксперимента. Температурные условия и режим освещения в непроточных аквариумах оставались теми же. Воду в аквариумах меняли раз в неделю. В течение 20 сут адаптации карасей кормили личинками хирономид Chironomus sp., которых помещали на дно непроточных аквариумов возле передней стенки. Затем, чтобы рыбы привыкли к экспериментальным условиям и выработали стойкий рефлекс на поиск корма и потребление пищи, в течение 7 сут до экспериментов проводили их обучение, которое представляло собой все экспериментальные процедуры за исключением экспозиции в действующем факторе.

Обучение и последующие опыты проводили для рыб индивидуально – раз в сутки с 10 до 12 ч. Для этого использовали отдельный аквариум, оборудованный стартовой камерой (10 × 5 × 6 см) с перфорированными прозрачными пластиковыми стенками. Каждую рыбу поочередно помещали в установленную возле задней стенки аквариума стартовую камеру с подвижной передней стенкой. На дно аквариума около передней стенки выкладывали 15 замороженных личинок хирономид (средняя индивидуальная масса 30.0 мг). После подъема передней стенки стартовой камеры рыба могла покинуть ее для поиска и потребления пищи. С помощью секундомера регистрировали время выхода из стартовой камеры после поднятия передней стенки (t₁, с) и латентное время питания (t₂, с), т.е. период, в течение которого рыба приближалась к корму. Также учитывали число съеденных личинок хирономид за 3 мин наблюдения (R, экз.). Тестирование каждой особи занимало ~5 мин.

После 7 сут обучения параметр t₂ у рыб стал стабильным, что позволило приступить к опытам. Экспериментальный аквариум со стартовой камерой был размещен в системе из трех пар взаимно ортогональных колец Гельмгольца (диаметр 0.5 м), подключенных к трем источникам питания АКИП-1103 (Manson Eng. Indust. Ltd., Китай). Перед началом эксперимента с помощью трехкомпонентного магнитометра НВ0302А (НПО “ЭНТ”, г. Санкт-Петербург) определяли напряженность и направление вектора геомагнитного поля в месте проведения экспериментов (средние значения интенсивности и наклонения 52.4 мкТл и 71.69° соответственно). Оси системы колец Гельмгольца располагали по направлению трех компонент геомагнитного поля. Для понижения индукции постоянного магнитного фона на обмотку каждой пары колец Гельмгольца подавали ток такой силы, чтобы генерируемое магнитное поле было равным по силе и направленным противоположно трем компонентам геомагнитного поля. При этом в центре системы колец Гельмгольца, что соответствовало центральной зоне экспериментального аквариума, генерируемое постоянное магнитное поле компенсировало геомагнитное поле до значений 0 ± 100 нТл. Ввиду гетерогенности генерируемого магнитного поля, максимальные значения индукции в зонах расположения стартовой камерой и корма достигали 12.1 мкТл. Величину ослабления геомагнитного поля в системе колец Гельмгольца контролировали ежедневно при помощи магнитометра НВ0302А (НПО “ЭНТ”).

Рыб (24 экз.) разделяли случайным образом на две группы: контрольную и опытную по 12 экз. в каждой. В течение 12 cут подряд проводили ежедневное тестирование. При этом для рыб опытной группы индукция постоянного магнитного фона была понижена до внесения особи в стартовую камеру и оставалась таковой до окончания тестирования. Для рыб контрольной группы геомагнитное поле во время тестирования оставалось немодифицированным. На протяжении опыта рыбы не получали другой корм, кроме хирономид в экспериментальном аквариуме.

Для проведения анализа использовали средние показатели для каждых суток наблюдений в контрольном и экспериментальном вариантах. Поскольку все данные имели нормальное распределение (тест Шапиро–Уилка), значимость различий оценивали с использованием критерия Стьюдента.

Показатели t₁ и t₂ в целом имели близкую динамику. При снижении индукции постоянного магнитного фона у рыб увеличивалось время выхода из стартовой камеры (рис. 1а) и латентное время питания (рис. 1б) в первые сутки эксперимента по сравнению с контролем. Причем для t₂ различия были значимы с 1-х по 10-е сутки эксперимента. К окончанию поведенческих тестов (11-е и 12-е сутки эксперимента) оба показателя в опыте незначимо отличались от контроля (рис. 1а, 1б). Рацион рыб при снижении индукции постоянного магнитного фона отличался от такового в контроле в течение первых пяти суток эксперимента. Начиная с шестых суток, различия в количестве съеденных хирономид между контролем и опытом стали незначимы (рис. 1в).

Рис. 1.

Изменения параметров пищевого поведения молоди карася в течение 12 сут в условиях снижения индукции магнитного фона () и в контроле (◻): a – время выхода рыб из стартовой камеры (t₁), б – латентное время питания (t₂), в – число потребленных личинок хирономид за 3 мин наблюдения (R). Данные представлены как среднее значение и ошибка среднего; * – значимые различия между контролем и опытом (р < 0.05).

Таким образом, полученные данные указывают на то, что ослабление магнитного фона может повлиять на пищевое поведение карасей. Причем, с течением времени, рыбы, по-видимому, привыкают к этому фактору, и на 11-е и 12-е сут опытов их пищевое поведение при изменении индукции постоянного магнитного фона близко к контрольному.

В литературе крайне мало сведений о влиянии магнитных полей на пищевое поведение рыб и других животных. Известно, что электромагнитное поле с частотой 36 ГГц и плотностью потока энергии 100 мкВт/см² приводило к заметному увеличению латентного времени питания мучного хрущака (Tenebrio molitor Linnaеus). Отличия от контроля были статистически незначимы, однако направленность эффекта совпадала с реакцией карасей в нашем эксперименте (Шейман, Крещенко, 2009). По данным (Wanet et al., 2021), снижение индукции постоянного магнитного фона приводит к изменениям пищевого поведения у нимф пятого возраста бурой рисовой цикадки (Nilaparvata lugens Stal), заключающимся в сокращении потребления пищи, что также согласуется с результатами нашей работы. В этих опытах исследователи зарегистрировали изменения экспрессии генов нейропептидов, связанных с аппетитом, во время экспозиции N. lugens в условиях снижения индукции постоянного магнитного фона (Wan et al., 2021). Снижение потребляемой пищи и концентрации лептина в сыворотке крови после экспозиции в различных магнитных полях также зарегистрировано у крыс (Ziomber et al., 2009). Наши данные являются первым описанием изменений пищевого поведения костистых рыб в ответ на магнитные воздействия.

Эффекты влияния магнитных полей на пищевое поведение и потребление корма у карасей в наших экспериментах сходны с эффектами, полученными на других видах. Это указывает на общебиологический характер магнитного воздействия. Механизмы, отвечающие за влияние изменений магнитного фона на пищевое поведение рыб и других животных, могут быть связаны с молекулярными биофизическими мишенями (Binhi, Prato, 2017). Для выяснения этих вопросов необходимы дополнительные исследования.

Выводы. В экспериментах с карасями показано, что снижение индукции постоянного магнитного фона приводит к увеличению времени выхода рыб из стартовой камеры и латентного времени питания, а также к снижению количества съедаемого корма. Полученные результаты раскрывают значимость магнитного окружения для костистых рыб, и необходимость учета этого фактора в дальнейших исследованиях.