Потребности лосося в кислороде

Во время роста от молоди до взрослой особи вес лосося изменяется более чем в 1000 раз. Большинство функций организма зависят от размера животного, например, ноги мыши работают гораздо быстрее, чем ноги слона, а частота сердечных сокращений у мыши быстрее, чем у слона.

В биологии существует общий закон, согласно которому затраты энергии (R) изменяются в зависимости от размера животного следующим образом:

R = αW^β

где α - константа, W - масса тела, а β - постоянная величина со значениями от 0,6 до 0,75. Поскольку β < 1, затраты энергии на единицу массы тела уменьшаются с увеличением массы тела. Энергозатраты часто выражаются в виде потребления кислорода, необходимого для высвобождения этой энергии, и в случае рыбоводства это имеет непосредственное значение, поскольку инженерные системы должны быть установлены для доставки соответствующего количества кислорода. Таким образом, рыба весом 200 г не потребляет в два раза больше кислорода, чем рыба весом 100 г. Фактически, если 100-граммовая рыба потребляет 20 мг/ч, то 200-граммовая - 34 мг/ч. Таким образом, тонна 100-граммовой рыбы (10 000 особей) потребует 10 000 × 20 мг кислорода = 200 г кислорода в час, в то время как тонна 200-граммовой рыбы (5000 особей) потребует 5000 × 34 мг = 170 г кислорода в час. Таким образом, водоснабжение, достаточное для содержания одной тонны 100-граммовой рыбы, сможет вместить 200 / 170 = 1,18 тонн 200-граммовой рыбы. В целом, поэтому самые мелкие рыбы на ферме нуждаются в наиболее насыщенной кислородом воде и наиболее чувствительны к недостатку кислорода (рис. 1.26).
Другим основным фактором, влияющим на энергозатраты и, следовательно, на потребление кислорода, является температура. Атлантический лосось может выжить при температуре от 0°C до примерно 23°C. Последняя является верхней летальной температурой, которая немного варьируется, в зависимости от вида и предыдущей истории особи. Оптимальный диапазон температур для роста составляет 12-15°C. От 6 до 16°C - это диапазон, в котором можно ожидать разумного роста, а изменение температуры на такую величину приводит к, приблизительно, удвоению потребления кислорода.

Содержание кислорода при насыщении, при сравнении 6°C и 16°C, уменьшилось с 14 до 9 мг. 1⁻¹ пресной воды. Это означает, что с повышением температуры, приводящим к удвоению потребности в кислороде, доступный в воде кислород уменьшается на 35%. Таким образом, для поддержания рыбы при таком повышении температуры необходимо увеличить подачу воды примерно в три раза.

Потребление пищи и скорость роста рыбы обычно увеличиваются параллельно с изменением потребления кислорода. Таким образом, при повышении температуры на 10°C в оптимальном диапазоне рыба потребляет, примерно, в два раза больше корма. Мелкая рыба требует больше корма на тонну, чем крупная.

Потребление кислорода рыбой при любой температуре варьируется в разных пределах. Поскольку лосось никогда или редко остается неподвижным, возникает проблема с определением скорости метаболизма покоя или базальной скорости метаболизма. Термин "стандартная скорость метаболизма" (SMR) используется для обозначения теоретической скорости метаболизма в состоянии покоя. Это потребление кислорода рыбой с пустым желудком, но не находящейся в состоянии голода и не проявляющей заметной активности (рис. 1.27).

Плавательная активность может увеличить скорость метаболизма так, что при максимальной скорости плавания достигается максимальное потребление кислорода; условно это называется “активной скоростью метаболизма” (AMR). Разница между AMR и SMR известна как метаболический диапазон, в пределах которого рыба должна выполнять всю свою работу. В целом, SMR увеличивается с ростом температуры, в то время как AMR имеет куполообразную форму. При высоких температурах жабры не могут извлекать столько кислорода из воды, содержание кислорода в которой уменьшается, поэтому AMR постепенно снижается до достижения верхней летальной температуры. Когда объем метаболизма становится равным нулю, животное не может выжить. SMR, приблизительно, соответствует расходам энергии на поддержание рациона.

У лосося и других рыб кормление также увеличивает скорость метаболизма. Во время роста синтез новых белков требует энергии и функционирование пищеварительной системы. Таким образом, у кормящейся и растущей рыбы потребление кислорода обычно в 2-3 раза превышает SMR. Это постпрандиальное увеличение метаболизма известно как специфическое динамическое действие (SDA). SDA очень важно с точки зрения управления аквакультурой. Во время кормления необходимо увеличить подачу кислорода или воды в систему. Кроме того, очевидно, что при высоких температурах, когда метаболический объем ограничен, SDA может использовать весь объем и не оставлять возможности для плавательной активности. При высоких температурах кормление может привести к гибели рыбы из-за того, что она не может получать достаточное количество кислорода через жабры. Жабры (а также сердце и кровеносная система) часто не способны доставлять кислород для обеспечения потребностей метаболизма, связанного как с активностью, так и с кормлением. В природе рыбам приходится делать выбор, и это может быть одной из причин, почему рыбы, поднимающиеся вверх по рекам, не питаются, резервируя весь свой метаболизм для энергетических потребностей плавательной активности. На рисунке 1.27 видно, что оптимальная температура для роста - это температура, при которой метаболизм наиболее высок, рыба способна активно плавать и перерабатывать максимальное количество пищи.

Уход за рыбой увеличивает скорость метаболизма, как и стресс. Если рыба также имеет полный желудок, то сочетание высокой температуры, SDA, стресса и активности может привести к гипоксии тканей и смерти. При управлении поголовьем рыбы необходимо учитывать аддитивный характер различных факторов метаболической нагрузки, а также ограничивающий характер метаболического объема. Многие заболевания приводят к анемии и/или повреждению жабр или сердца, что может снизить метаболический охват особей. Такие ослабленные рыбы будут меньше питаться, чтобы сохранить некоторый запас метаболизма, и, хотя последствия могут быть не смертельными, темпы роста будут снижены. Важным средством снижения потребления кислорода поголовьем рыбы при возникновении проблем, таких как перебои в подаче воды или загрязнение сетки морского садка, является прекращение кормления. Это может обеспечить выживание поголовья, которое, в противном случае, пришлось бы уничтожить. Может возникнуть соблазн усилить аэрацию до такой степени, что вода станет перенасыщенной. Это опасно, поскольку в кровеносных сосудах и внутренних органах рыб могут образоваться пузырьки газа, что приведет к смерти. Перенасыщение часто возникает при нагревании прохладной воды с высоким содержанием кислорода в попытках ускорить темпы роста или развития. Перенасыщение также может иногда возникать в некоторых насосных или подающих системах, в которых газ попадает в воду под высоким давлением. При снижении давления до атмосферного, в резервуарах газ снова выходит. В таких ситуациях воду следует перемешивать, чтобы выпустить избыток газа до того, как он попадет в аквариумы.