Автори: Natalia Homska , Joanna Kowalska, Joanna Bogucka, Ewa Ziуłkowska, Mateusz Rawski, Bartosz Kieronґczyk and Jan Mazurkiewicz
Короткий зміст: Успіх збереження риби у природі значною мірою залежить від розробки ефективних методів вирощування зарибку. Важливим елементом цього процесу є харчування молодих особин в контрольованих умовах, що вимагає оптимізації складу раціону для задоволення специфічних харчових і поведінкових потреб. Метою цього дослідження було оцінити можливість використання кормів з комах як альтернативи риб’ячому корму в раціонах молоді в’язя (Leuciscus idus). Комахи є значною частиною раціону всеїдних риб, таких як в’язь, тому їх використання в аквакультурі є цілком виправданим. Харчування личинками двох видів комах, а саме, чорної львинки та хрущака борошняного, покращило ріст, використання корму та здоров’я молоді в’язя. Однак, «суперличинкове» борошно (з надмірними вмістом комах) негативно впливало на вищезазначені показники і не рекомендується для використання в раціоні молоді коропових риб.
Резюме: В’язь (Leuciscus idus) – аборигенний європейський вид реофільних коропових, стан природної популяції якого залежить від природоохоронних заходів, зокрема, регулярного поповнення популяції (зариблення водойм). Це дослідження мало на меті оцінити вплив включення комашиного борошна як компонента до раціону молодих особин в’язя на їхній ріст, використання корму та нутріофізіологічний статус. Було розроблено чотири раціони: три з додаванням комашиного борошна: HI – з 20% шроту личинок Hermetia illucens (чорної львинки), TM – з 20% шроту личинок Tenebrio molitor(хрущака борошняного) та ZM – з 20% шроту Zophobas morio(зофобасу – личинок жуків-чорнотілок), а також раціон контрольної групи – CON-рибного борошна без додавання комашиного. Вплив різних раціонів на ефективність вирощування молоді в’язя оцінювали на основі параметрів росту, використання корму, соматичних показників, а також гістоморфології кишечнику та гепатопанкреасу. Найвищий приріст приросту маси та коефіцієнт ефективності використання протеїну спостерігався у групах HI та TM, тоді як найнижчі значення спостерігалися у групах CON та ZM. Порівняльні результати були отримані для коефіцієнта конверсії корму (кормового коефіцієнту), який був найбільш ефективним у групах HI і TM і збільшився в групі ZM. Використання в раціоні молоді в’язя борошна з личинок чорної львинки та хрущака борошняного мало позитивний вплив на результати вирощування та загальний стан здоров’я риби.
- Вступ
Прісноводні екосистеми перебувають під загрозою через постійне зростання антропогенного впливу, і, згідно з Червоним списком МСОП, приблизно 31% класифікованих прісноводних видів риб перебувають під загрозою зникнення, а щодо багатьох інших дані є суперечиливими [1]. З цих причин у всьому світі впроваджуються різноманітні природоохоронні заходи. До них відносяться методи управління, рибальське законодавство та правила рибальства, зариблення та переселення, штучне розведення та створення природоохоронних заповідників [2]. В’язь (Leuciscus idus) – це євразійська реофільна коропова риба, яка мешкає переважно в рівнинних річках та озерах і характеризується здатністю використовувати різноманітні прісні та солонуваті водойми [3,4], а також широким спектром джерел їжі, включаючи молюсків, ракоподібних, макрофітів, водорості, детрит, а також комах та їх личинок [5]. Хоча в’язь не є основним видом у рибництві, його іноді вирощують у полікультурних системах разом із звичайним коропом, особливо у випадку екстенсивної аквакультури та органічного виробництва в країнах Центральної Європи. Її економічне значення полягає, головним чином, в тому, що вона є декоративною та рекреаційною рибою для рибальства. Червоний список МСОП класифікує в’язя як вид, що викликає найменше занепокоєння (LC) в усьому світі та в Європі. Однак у деяких європейських країнах він класифікується як “вразливий” або “зникаючий”. Серед інших реофільних видів риб йому загрожують різні антропогенні фактори, такі як зміна природної течії річок, зміна оселищ та забруднення води. Цікаво, що присутність в’язів (більше, ніж інших реофільних риб) у певному середовищі майже безпосередньо призводить до збільшення біорізноманіття всієї екосистеми проточної води. У випадку реофільних риб біотехнології вирощування, відтворення та більшість аспектів вирощування личинкових стадій добре описані і були або є предметом наукових досліджень і розробок. Тим не менш, не було розроблено найкращих практик та практичних раціонів спеціально для цього виду, особливо для вирощування личинкових стадій. Це може призвести до високої варіабельності якості молоді, отриманої таким чином, і тим самим знизити шанси на адаптацію в навколишньому середовищі зарибку. Щоб зберегти природне біорізноманіття та дозволити любительську риболовлю на в’язя, в Польщі здійснюється виробництво зарибку та щорічне зариблення водойм. Виробництво в’язя для природоохоронних цілей в основному відбувається в рециркуляційних системах аквакультури (RAS) з контрольованими умовами і досягає 5,2 млн особин щорічно, з яких 89% – молодь. Таким чином, для отримання високоякісного зарибку видається настійно рекомендованою розробка стандартизованої процедури вирощування в’язя в контрольованих умовах. Останньою тенденцією в аквакультурному виробництві є підвищення його сталості. У багатьох дослідженнях розглядалися нові кормові компоненти, такі як комашине борошно різних видів комах, як замінники риб’ячого борошна та альтернативні джерела білка; проте більшість з них зосереджувалися на видах риб, що вирощуються для споживання людиною. В аквакультурі коропових риб було проведено кілька досліджень, присвячених переважно використанню чорної львинки (Hermetia illucens) та хрущака борошняного (Tenebrio molitor) у харчуванні коропа звичайного (Cyprinus carpio) та його різновидів, а також білого амура (Ctenopharyngodon idellus). Відсутні дані про комашине борошно у раціоні харчування реофільних коропових риб, таких як в’язь. В результаті цих дій деякі види комах, включаючи чорну львинку і борошняного хрущака, були схвалені Європейським Союзом для використання в кормах для сектора аквакультури. На сьогоднішній день зофобас (Zophobas morio) не включений до цього регламенту. Комахи є одними з найперспективніших альтернативних джерел білка для покращення годівлі риби. Це пов’язано з тим, що комахи мають високий вміст білка, короткий життєвий цикл і простоту виробництва. Вони також можуть бути джерелом різних біологічно активних сполук, включаючи антимікробні пептиди, лауринову кислоту та хітин. Той факт, що в’язь є всеїдним видом, для якого комахи на різних стадіях розвитку є важливим природним джерелом їжі, особливо для молоді, надає унікальну можливість для розробки раціону з комах для аквакультури. Тому метою цього дослідження було оцінити ефективність використання їжі з комах у раціоні молоді в’язя, зосередивши особливу увагу на показниках росту, розвитку шлунково-кишкового тракту та загальному стані здоров’я, а також розробити корми, які найкраще підходять для практичного застосування у вирощуванні високоякісної молоді в’язя з метою підвищення успішності зариблення.
4. Обговорення
В’язь є маловивченим і малодослідженим видом. Це дослідження є першим випадком застосування комашиних складників борошна в харчуванні молоді Leuciscus idus. Більше того, у широко доступній науковій літературі лише одне дослідження було спрямоване на пошук оптимального вмісту білка в раціоні для в’язя; інші дослідження стосувалися різних видів риб з тієї ж родини Cyprinidae, головним чином коропа звичайного (Cyprinus carpio). Харчові потреби риб є видоспецифічними і залежать від віку, фізіологічного стану та багатьох інших факторів. Найкращі результати росту в’язя отримано при вмісті сирого протеїну в сухій речовині корму 36,9-37,7%, а рівень метіоніну та лізину в раціоні розраховано на рівні 0,83% та 2,25% від сухої речовини корму відповідно, що забезпечує оптимальний ріст молоді. У харчуванні тварин коефіцієнт перетворення азоту в білок (Kp) зазвичай приймається рівним N х 6,25 через середній вміст 16 г азоту на 100 г білка. У випадку з комашиним кормом, що використовувався як джерело протеїну в цьому експерименті, N був розрахований на основі вмісту амінокислот і варіював від 4,91 до 5,77, що узгоджується з попередніми дослідженнями, підтверджуючи переоцінку вмісту сирого протеїну при розрахунку N х 6,25. Вперше в науковій літературі ми оцінили ефекти додавання комах трьох різних видів в аквакультуру реофільних коропових риб. Застосування амінокислотного Kp на основі їжі що містила Zophobas morio показало переоцінку (завищення) на 4,92% порівняно з розрахунком N х 6,25; для корімв, що містили Tenebrio molitor та Hermetia illucens переоцінка (завищення) становила 22,07 та 15,93%, відповідно. Однак застосування Кр в аналізі складу комбікормів неможливе через відсутність аналітичної диференціації азоту комашиного та не комашиного походження. З цих причин у раціонах, що містили комашине борошно, спостерігалося незначне підвищення рівня сирого протеїну, яке було спричинене неамінокислотним азотом, зв’язаним у хітині. Цей вид невеликого прорахунку (перевищення оцінки) був присутній навіть тоді, коли використовували Kp. Щоб уникнути більшого завищення вмісту сирого протеїну, ми пропонуємо балансувати практичні корми, що містять комах, використовуючи вміст амінокислот та Kp, щоб забезпечити повне задоволення потреб риби в поживних речовинах. Ефективне використання поживних речовин тісно пов’язане з належним чином збалансованим рівнем енергії, який на практиці найчастіше виражається співвідношенням енергія/протеїн. Раціон для риби повинен містити від 33,5 до 42 кДж енергії на 1 г загального протеїну, оскільки це гарантує, що харчовий протеїн буде використаний для росту риби, а не лише для покриття потреб в енергії. Як холоднокровні тварини, риби мають набагато нижчі енергетичні потреби, ніж теплокровні тварини. Chakraborty et al. (1992) і Kaushik (1995) продемонстрували лінійну кореляцію між утриманням азоту і рівнем енергії в раціоні. Раціони з надто низьким рівнем енергії призводять до підвищеного індивідуального використання протеїну як джерела енергії, зниження продуктивності росту та погіршення використання корму. Співвідношення енергія/протеїн в експериментальних раціонах відповідало цим рекомендаціям і коливалося від 43,90 до 44,91 кДж валової енергії на 1 г сирого протеїну. Вигідний коефіцієнт конверсії корму (FCR) та приріст маси тіла підтвердили, що рівень енергії в експериментальних раціонах був добре збалансований. У всеїдних риб жир і вуглеводи є компонентами раціону, які ефективно покривають енергетичні потреби, тому рівень енергії в раціоні є більш важливим, ніж кількість жиру. Takeuchi et al. (1979b) продемонстрували, що збільшення кількості перетравної енергії в раціоні з 13 до 15 МДж кг-1 з додаванням 5-15% жиру не призвело до кращого росту коропа або вищого утримання білка. Вміст сирого жиру в раціонах, застосованих у цьому дослідженні, варіювався через досить різний вміст жиру в різних видах комах. Враховуючи вищезазначені факти, всі експериментальні раціони були збалансовані за співвідношенням енергія/протеїн. В’язь, як вид, що не має історії одомашнення або селекції, спрямованої на збільшення рибної продуктивності, характеризується повільнішим та менш інтенсивним ростом, ніж звичайний короп, тому його енергетичні потреби не були визначені емпірично. Однак було показано, що застосування низькожирових раціонів (6,5-8,4% жиру) призводило до збільшення накопичення жиру в організмі. Це доводить, що загальні вимоги до харчування звичайного коропа (12% жиру) не слід застосовувати до в’язя як просту екстраполяцію [42]. Незважаючи на те, що рівень жиру в тілі риби був збільшений більш ніж удвічі під час експерименту в цьому дослідженні, було помічено, що в групах HI, TM і ZM рівень жиру був на 14,01, 16,56 і 17,83% нижчим, відповідно, ніж у контрольній групі (Таблиця 6). Харчові жири не слід розглядати лише як джерело енергії. Вони містять жирні кислоти, що мають вирішальне значення для метаболізму риб. На сьогодні визначені потреби звичайного коропа лише у двох жирних кислотах – лінолевій (18:2 n-6) та ліноленовій (18:3 n-3), вміст яких у ліпідах раціону має становити більше 1% кожної. Кількість цих жирних кислот у раціонах, розроблених для в’язя, відповідала цим рекомендаціям і була на рівні 12,33-15,48 для лінолевої та <0,5-5,95 для ліноленової кислот. Однак лише в раціоні ZM заміна рибного борошна на борошно Zophobas morio призвела до того, що рівень ліноленової кислоти був нижчим за 1% харчового жиру. Ми спостерігали, що вміст поліненасичених жирних кислот (PUFAs)) та омега-3 жирних кислот знижувався в усіх раціонах, що містили комах. Водночас, варто зазначити, що у випадку дієти HI кількість корисної лауринової кислоти (C12:0) зросла, а кількість ейкозадієнової кислоти (C20:2n6) була на тому ж рівні, що і в контролі (детальні значення наведені в таблицях S1 і S2). Подібні результати спостерігали Zhou et al. (2018) для коропа породи Jian (Cyprinus carpio var. Jian). Таким чином, ми пропонуємо збагачувати раціон личинок комах високоненасиченими жирними кислотами перед переробкою їх на комашине борошно для запобігання зниженню вмісту PUFAs та омега-3 жирних кислот у рибі. Ogino et al. (1976) і Takeuchi et al. (1979a) виявили, що вуглеводи можуть бути використані як основні джерела енергії в раціоні звичайного коропа, і вказали, що оптимальний діапазон вмісту вуглеводів у кормі для коропа становить від 30 до 40%. Висока ефективність використання вуглеводів (переважно крохмалю) як джерела енергії для коропа звичайного зумовлена активністю амілолітичних ферментів, яка є вищою, ніж у хижих видів риб. Можна припустити, що ці характеристики є подібними і для в’язя, тому експериментальні раціони були розроблені з вмістом вуглеводів від 40,01 до 42,33%. Крім того, приготування коропових кормів методом екструзії значно покращує засвоюваність крохмалю, що підвищує перетравну поживність раціону. Ще однією поживною речовиною, яку слід враховувати при розробці раціонів, що містять комах, є сира клітковина. Включення в раціон риб комах збільшує вміст сирої клітковини завдяки екзоскелетам личинок, побудованим з хітину, який вважається волокнистим матеріалом. У випадку всеїдної риби незначне збільшення вмісту сирої клітковини не має негативного впливу на показники росту та процеси травлення. На сьогоднішній день немає досліджень, які були б спрямовані на використання комах у раціонах для в’язя (Leuciscus idus). Однак були проведені дослідження щодо застосування живих безхребетних на ранніх стадіях розвитку в’язя, оцінюючи природні корми (в основному Artemia salina) та комбіновані корми для коропа звичайного. Результати досліджень сходяться на тому, що для личинок в’язя годування живими кормами призводить до підвищення рівня виживання порівняно з екструдованими сухими кормами, а отже, є більш ефективним і прибутковим. Тим не менш, живі безхребетні можуть бути використані лише на першому етапі вирощування риби через їх незбалансовану поживну цінність і можливе забруднення патогенами та важкими металами. Комахи є основним природним джерелом їжі для багатьох видів риб. Однак, завдяки контрольованим умовам вирощування та високим гігієнічним стандартам переробки продуктів, отриманих з комах, комахи не мають цих недоліків. Вільне вигодовування та інші тести на сприйняття корму довели їхню високу смакову цінність, а отже, потенційне застосування в харчуванні сільськогосподарських та декоративних риб, у тому числі коропа звичайного. Результати росту молоді в’язя з усіх експериментальних груп, окрім ZM, були задовільними і порівнянними з результатами, отриманими Ren et al. (2017), з аналогічним вмістом харчового протеїну у випадку коефіцієнта перетворення корму (FCR). Питома швидкість росту (0,65-1,00) молоді в’язя в цьому дослідженні була нижчою, ніж у коропа звичайного (1,12-3,12), залежно від технології вирощування та факторів навколишнього середовища і харчування. Значення коефіцієнта конверсії корму для груп HI (2,02) та TM (2,01) були близькими до середніх значень для коропа. Слід зазначити, що в’язь – це неодомашнена риба, в той час як короп – вид, який розводили і селекціонували протягом століть. Гістопатологічні зміни, такі як посилення фіброзу та вакуолізація жиру в гепатопанкреасі, спостерігалися переважно в групі ТМ. Ці результати суперечать результатам, отриманим Li et al. (2017) для коропа Jian [20]. Вони повідомили про порушення тканин у кишечнику при додаванні 7,9% і більше знежиреного борошна з личинок чорної львинки (BSFM) до раціону, що відповідає щонайменше 75% заміни рибного борошна у раціоні, і зменшення відкладення ліпідів у гепатопанкреасі. Однак це зменшення ліпідних відкладень, ймовірно, пов’язане зі специфічним жирнокислотним складом комашиного борошна та різною загальною кількістю комашиного жиру в раціоні. На противагу представленому дослідженню, Gebremichael et al. (2021) виявили, що заміна риб’ячого борошна на BSFM (до 100%) у раціоні коропа звичайного не вплинула на показники росту, використання корму, відносну довжину шлунково-кишкового тракту або гепатосоматичний індекс риби. Значні зміни відбулися лише у вісцеросоматичному індексі (VSI), який зменшувався разом зі збільшенням кількості BSFM у раціоні. Ми також відзначили нижчий VSI у групі HI, ніж у контрольній групі. Загальне погіршення росту в’язя у групі ZM може бути пов’язане з високим вмістом у раціоні комашиного жиру, що призводить до відсутності риб’ячої олії та деякого дефіциту незамінних жирних кислот у харчовому раціоні. Необхідні подальші дослідження для визначення точних ефектів заміни риб’ячої олії жиром Zophobas morio в раціонах для в’язя. Механізм дії комашиного борошна у кормі слід розглядати не лише на рівні показників росту, але й на основі його нутріофізіологічних ефектів. Експериментальні раціони (HI, TM) позитивно впливали на фізіологію кишечника, збільшуючи висоту ворсинок і загальну поверхню перетравлення та всмоктування поживних речовин, що може бути пов’язано з кращими показниками росту [62]. Гістологічні зміни, ймовірно, пов’язані з високим вмістом жиру в комахах, відбувалися в гепатопанкреасі, хоча вони не були серйозними або біологічно значущими. Крім того, згодовування комашиного корму не спричинило більшого накопичення жирових запасів у тілі риб, ніж у контрольній групі. Під час експерименту не спостерігали загибелі риб, а стан і соматичні показники не зазнали негативного впливу, тому можна припустити, що молодь в’язя перебувала в оптимальному стані здоров’я. Інноваційні видові раціони для молоді в’язя, використані в цьому дослідженні, довели свою ефективність та потенційну користь для коропових риб. Тим не менш, необхідні подальші дослідження для оптимізації рецептури раціону та визначення оптимального використання комашиного борошна. Новизна цієї публікації відкриває нові перспективи в галузі застосування комашиного борошна в аквакультурі та збереженні реофільних риб. Вперше доведено, що раціон, який містить комашине борошно, може бути використаний не лише для поширених об’єктів аквакультури – одомашнених видів риб, – але й успішно застосовуватися для вирощування молоді коропових з метою поповнення запасів риби.
5. Висновки
Доведено, що використання у кормі 20% комашиного борошна, отриманого з личинок Hermetia illucens (чорної львинки) або Tenebrio molitor (хрущака борошняного) , у раціоні молоді в’язя позитивно впливає як на показники росту, так і на показники використання корму. Ми також спостерігали кращий нутріфізіологічний статус риб з точки зору розвитку шлунково-кишкового тракту в групах HI та TM, ніж у контрольній групі. Слід також зазначити, що використання борошна з личинок Zophobas morio не рекомендується через погіршення росту та загального стану здоров’я риб, яких годували таким раціоном.
Фінансування: Це дослідження було профінансовано проєктом “Інноваційні компоненти кормів у годуванні реофільних риб–оптимізація та збільшення ефективності вирощування на стадія личинок та молоді ” No. 00001-6521.1-OR1500001/17/19, Завдання 2.1 “Інновації” відповідно до Регламенту EU No. 508/2014, Пріоритет 2—“Підтримка екологічно сталої, ресурсоефективної, інноваційної, конкурентної та такої, що базується на знаннях, аквакультури ”, зреалізованої у рамках Операційної програми “Рибне господарство і море”.
