Экологическая эксплуатация гидротехнических сооружений имеет решающее значение для сохранения рыбных ресурсов. Известно, что скорость течения влияет на нерест рыб, мечущих дрейфующую икру. Целью данного исследования является изучение влияния стимуляции скорости течения на созревание яичников и антиоксидантную активность взрослого белого амура (Ctenopharyngodon idellus) посредством лабораторных экспериментов для понимания физиологических механизмов, лежащих в основе реакции естественного размножения на экологические потоки. Мы изучили гистологию, концентрацию половых гормонов и вителлогенина (VTG) в яичниках, а также транскрипты ключевых генов оси гипоталамус-гипофиз-гонады (HPG), а также антиоксидантную активность яичников и печени белого амура. Результаты показали, что, хотя не было заметной разницы в характеристиках развития яичников белого амура при стимуляции скоростью воды, концентрации эстрадиола, тестостерона, прогестерона, 17α,20β-дигидрокси-4-прегнен-3-она (17α,20β-ДГП) и VTG были повышены, что было связано с транскрипционной регуляцией генов оси HPG. Уровни экспрессии генов (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 и vtg) в оси HPG были значительно повышены при стимуляции скоростью воды, в то время как уровни hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star и igf3 были подавлены. Кроме того, соответствующая стимуляция скоростью воды может улучшить состояние здоровья организма за счет повышения активности антиоксидантных ферментов в яичниках и печени. Результаты этого исследования предоставляют фундаментальные знания и данные, подтверждающие эффективность экологической эксплуатации гидроэнергетических проектов и экологического восстановления рек.
Введение
Плотина «Три ущелья» (ГТУ), расположенная в среднем течении реки Янцзы, является крупнейшим в мире гидроэнергетическим проектом и играет важнейшую роль в использовании и использовании энергии реки (Tang et al., 2016). Однако эксплуатация ГТУ не только существенно изменяет гидрологические процессы рек, но и угрожает водным местообитаниям как выше, так и ниже по течению от места расположения плотины, тем самым способствуя деградации речных экосистем (Zhang et al., 2021). Более подробно, регулирование водохранилищ выравнивает процессы стока рек и ослабляет или устраняет естественные пики паводков, что приводит к снижению количества икры (She et al., 2023).
На нерестовую активность рыб, вероятно, влияет ряд факторов окружающей среды, включая скорость течения воды, температуру воды и растворенный кислород. Влияя на синтез и секрецию гормонов, эти факторы окружающей среды влияют на развитие гонад рыб (Liu et al., 2021). В частности, установлено, что скорость течения воды влияет на нерест рыб, несущих дрейфующую икру в реках (Chen et al., 2021a). Для смягчения негативного воздействия эксплуатации плотин на нерест рыб необходимо создать специальные эколого-гидрологические процессы, стимулирующие нерест рыб (Wang et al., 2020).
Четыре основных вида китайских карповых (FMCC), включая черного амура (Mylopharyngodon piceus), белого амура (Ctenopharyngodon idellus), белого толстолобика (Hypophthalmichthys molitrix) и пестрого толстолобика (Hypophthalmichthys nobilis), которые высокочувствительны к гидрологическим процессам, являются наиболее экономически важными рыбами в Китае. Популяция FMCC будет мигрировать к нерестилищам и начинать нерест в ответ на импульсы интенсивного течения с марта по июнь, в то время как строительство и эксплуатация TGD изменяют естественный гидрологический ритм и затрудняют миграцию рыб (Zhang et al., 2023). Следовательно, включение экологического потока в схему работы TGD станет мерой смягчения последствий для защиты нереста FMCC. Было продемонстрировано, что реализация контролируемых антропогенных паводков в рамках операции TGD повышает репродуктивный успех FMCC в регионах ниже по течению (Xiao et al., 2022). С 2011 года было организовано несколько попыток стимулировать нерестовое поведение FMCC, чтобы смягчить снижение FMCC в реке Янцзы. Было обнаружено, что скорость воды, которая вызывает нерест FMCC, варьируется от 1,11 до 1,49 м/с (Cao et al., 2022), при этом оптимальная скорость течения 1,31 м/с была определена для нереста FMCC в реках (Chen et al., 2021a). Хотя скорость воды играет решающую роль в воспроизводстве FMCC, наблюдается заметный дефицит исследований физиологического механизма, лежащего в основе реакции естественного воспроизводства на экологические потоки.
Время публикации: 05 августа 2024 г.