Suplement LXXXII

Landwirtschaftliches Zentralblatt: Tierzucht, Tierernährung

L.Z. III 1974

FISCHEREI

3-74/10-9022 Starmach, Janusz; Kraków, Polska Akad. Nauk, Zakład Biol. Wód: Zużycie tlenu oraz liczba erytrocytów krwi obwodowej u trzech populacji  ślizów (Nemachilus barbatulus L.) (Sauerstoffverbrauch und Erythrozytenzahl im peripheren Blut dreier Populationen von Nemachilus barbatulus) Acta hydrobiol., Kraków 15 (1973) 4, S. 437-442, 1 Tab., 10 Lit., Zus. in Engl. B14/ZD 221

Die O2-Bedingungen und die Erythrozytenzahl im peripheren Blut wurden bei 8,37 und 1,14 mg/l O2-Gehalt an N. barbatulus aus Gebirgs-, Vorgebirgs- und Niederungsflüssen untersucht. Es wurde festgestellt, daß die untersuchten Populationen aus Gewässern, die druch unterschiedliche O2-Bedingungen charakterisiert sind, in den Aquarien trotz Akklimatisation an äquivalente O2-Bedingungen Unterschiede im normalen O2-Verbrauch und in der ansteigenden Erythrozytenzahl im periphoren Blut zeigten, wenn man sie in schlechte O2-Bedingungen umsetzte. Es kann daher für den Fall der 3 untersuchten Populationen angenommen werden, daß der O2-Verbrauch und die prozentuale Zunahme der Erythrozytenzahl genetisch bedingt sind.

 G. Seifert.

*   *   *

JANUSZ STARMACH

Zużycie tlenu oraz liczba erytrocytów krwi obwodowej u trzech
populacji ślizow (Nemachilus barbatulus L.)

Oxygen consumption and number of erythrocytes in the peripheral
blood in three stone loach (Nemachilus barbatulus L.) populations

Memoire presente le 7 mai 1973 dans la seance de la Commission Biologique
de l’Academie Polonaise des Sciences, Cracovie.

Abstract — Oxygen conditions and the number of erythrocytes in the peripheral blood were investigated in „good” (8.37 mg O2/l) and „bad” (1.14 mg O2/l) oxygen conditions in stone loach (Nemachilus barbatulus L.) living in a montane, submontane, and lowland river. It was established that the examined fish populations from waters characterized by different oxygenation of the water, in spite of acclimatization in aquaria to equivalent oxygen  conditions, show differences in the normal oxygen consumption and in the increasing number of erythrocytes in the peripheral blood after being transferred into „bad” conditions.

It may thus be assumed, in the case of the three examined stone loach populations, that the oxygen consumption and the percentage of increase in the erythrocyte count are genetically conditioned.

 Materiał i metoda

Śliz (Nemachilus barbatulus L.) występuje w całej Europie z wyjątkiem południowej Hiszpanii, Grecji, środkowych i południowych Włoch, Norwegii, środkowej i północnej Szwecji oraz północnej Szkocji. Nie ma go w zlewisku Oceanu Lodowatego Północnego, natomiast w południowo-wschodniej Europie żyje w całym zlewisku Morza Czarnego i Kaspijskiego. Zamieszkuje on zarówno wody górskie, jak i nizinne, płynące i stojące, o dnie kamienistym, żwirowatym, piaszczystym i mulistym, wody zimne i ciepłe, czyste oraz zanieczyszczone ściekami organicznymi (Smyly 1955).

W związku z szerokimi granicami rozmieszczenia tego gatunku nasunęło się pytanie, czy poszczególne populacje ślizów różnią się między sobą przystosowaniem organizmu do odmiennych warunków tlenowych, jakie napotykają w miejscach swego występowania.

Założeniem pracy było zbadanie, jakie jest normalne zużycie tlenu oraz liczba erytrocytów krwi obwodowej w „dobrych” i w „złych” warunkach tlenowych u populacji ślizów żyjących w rzekach górskich i nizinnych. Do badań wybrano więc trzy populacje ślizów. Pierwszą z górskiego potoku Mszanka, dopływu rzeki Raby, o średnim spadku 19‰ i dnie wyścielonym czystymi, wymytymi przez prąd wody kamieniami. Drugą z odcinka Raby powyżej ujścia potoku Mszanka, mającego charakter podgórski i o dnie wyścielonym kamieniami silnie porośniętymi glonami i częściowo zamulonymi, o spadku jednostkowym 6‰. Trzecią z typowego nizinnego potoku Gzel, dopływu Rudy, którego spadek wynosi 0,75‰, a dno jest mulisto-piaszczyste.

Ryby odłowione w wyżej wymienionych rzekach poddano 10-dniowej aklimatyzacji w akwariach o podobnych  warunkach temperatury, natlenienia i składu chemicznego wody. W celu uniknięcia różnic w zużyciu tlenu i liczbie czerwonych ciałek krwi obwodowej spowodowanych aktywnością dobową i trawieniem ryby badano zawsze o tej same porze dnia i po 24-godzinnej przerwie w żywieniu.

Zużycie tlenu zmierzono w respirometrze przepływowym. Krew do analizy pobierano z żyły podogonowej. Do pomiaru hemoglobiny używano hemometru Sahliego, do obliczania zaś liczby czerwonych ciałek krwi komory Bürkera. Powierzchnię erytrocytów obliczono na podstawie pomiarów czerwonych ciałek barwionych metodą May-Grünwald Giemsy.

 Omówienie wyników

Największe zużycie tlenu w przeliczeniu na 1 godzinę  i na 1 gram ciężaru ciała maja ryby z górskiego potoku Mszanka. Zużywają one o 0,170 mg tlenu więcej od ślizów z rzeki Raby i o 0,200 mg więcej od ślizów z potoku Gzel (tabela I). Pomimo różnic w zużyciu tlenu ryby wszystkich badanych populacji doskonale znoszą niską koncentrację tlenu w wodzie. Przy 1,14 mg O2/l (12,33% nasycenia wody tlenem) poza wzmożonymi ruchami oddechowymi nie zauważono u nich żadnego zaniepokojenia. W ciągu dnia leżały one spokojnie na dnie, a w czasie godzin wieczornej i nocnej aktywności normalnie żerowały i pływały po całym akwarium. Podobne zachowanie się ryb w „złych” warunkach tlenowych jak w „dobrych” jest przypuszczalnie wynikiem wprowadzenia do krwi obwodowej odpowiedniej dla wyrównania powierzchni oddechowej krwi ryb należących do poszczególnych populacji, dodatkowej liczby erytrocytów z zapasów znajdujących się w śledzionie (Topf 1955). Ryby z potoku Mszanka zwiększają bowiem liczbę erytrocytów o 31, 98% (647 000), z rzeki Raby o 26,37% (480 000), a z potoku Gzel tylko o 11,71% (252 000) (tabela I). Według Sheparda (1955), Stroganova (1962), Ostroumovej (1964), Prossera i współaut. (1967) oraz innych autorów zwiększenie się liczby erytrocytów jest najważniejszym czynnikiem pozwalającym na szybkie przystosowanie się ryb do niskiej zawartości tlenu w wodzie.

Możliwość zwiększania w trudnych warunkach tlenowych liczby czerwonych ciałek prawdopodobnie zależy od właściwości genetycznych organizmu, czego przykładem mogą być blisko spokrewnione dwa gatunki głowaczy żyjące w rzekach górskich, Cottus poecilopus i Cottus gobio (Starmach 1970), z których pierwszy zwiększa w „złych” warunkach tlenowych liczbę erytrocytów tylko o 16,0%, a natomiast drugi w podobnych warunkach tlenowych aż o 101,3%.

Ślizy w miejscach swego występowania natrafiają na różne warunki termiczne i tlenowe, do których lokalne ich populacje muszą się zaadaptować. Znane są przypadki, że populacje tego samego gatunku po pewnym przystosowaniu mogą żyć w całkowicie odmiennych warunkach środowiska. Larwy leszczy według Belyja (1970) rozwijają się zarówno dobrze w ciepłych przybrzeżnych partiach jezior, jak również na ich dnie, przyswajając się do tego stopnia do warunków otoczenia, że z fotofilnych stają się fotofobne, co pociąga za sobą całkowitą zmianę ich zachowania.

Jak wiadomo, morfologia, fizjologia i behawior danego organizmu mogą być różne w odmiennych środowiskach. Środowisko bowiem oddziaływając przez naturalną selekcję najlepiej przystosowanych organizmów, przy pewnej izolacji terytorialnej może wykształcić najkorzystniejsze dla rozwoju danej populacji cechy przekazywane następnie dziedzicznie. Ślizy prawdopodobnie mają duże możliwości przystosowania się do odmiennych warunków zewnętrznych, panujących w rzekach górskich i nizinnych.  Na podstawie rozwoju ich larwalnych narządów oddechowych można sądzić, że zajmują one pośrednie stanowisko w rodzinie Cobitidae (Starmach 1966), podzielonej przez Kryžanovskiego  (1949), ze względu na ekologię rozrodu na dwie podrodziny, Nemachilini, rozradzającą się w zimnych, dobrze natlenionych wodach i Cobitini, których rozwój przebiega w ciepłych wodach, często przy niskiej zawartości tlenu.

Można więc przypuszczać, że w przypadku badanych trzech populacji ślizów zużycie tlenu oraz procent zwiększenia liczby czerwonych ciałek krwi są uwarunkowane genetycznie. Ryby te bowiem, mimo aklimatyzacji do podobnych warunków zewnętrznych, wykazały w badaniach pewne różnice odpowiadające ich naturalnemu środowisku. Oczywiście obserwacje te będą wymagały jeszcze potwierdzenia z innych rzek w Polsce, różniących się warunkami fizjograficznymi.

SUMMARY

The oxygen consumption and the number of erythrocytes in the peripheral blood were investigated in „good” (8.37 mg O2/l) and „bad” (1.14 mg O2/l) oxygen conditions in stone loach (Nemachilus barbatulus L.) living in a montane (Mszanka), submontane (Raba), and lowland (Gzel) river. It was established that this fish, in spite of acclimatization to equivalent oxygen conditions carried out in aquaria, differ from ona another in normal oxygen consumption and increase in the peripheral blood erythrocyte count in „bad” oxygen conditions.

The highest oxygen consumption was established in fish from the stream Mszanka, as they consumed by 0.170 mg O2 per hour and 1 gr weight more than stone loach from the River Raba and by 0.200 mg more than those from the stream Gzel (Table I). In spite of the differences in oxygen consumption, the fish of the three examined populations tolerate well a low oxygen concentration in the water. This is most probably the result of  introducing an additional number of erythrocytes into the peripheral blood for equalization of the respiration superficies of the blood in fish belonging to individual populations. Fish from the stream Mszanka increase the erythrocyte count by 31.98 per cent, from the Raba by 26.37 per cent, and from the stream Gzel by only 11.71 per cent (Table I).

It may thus be supposed that in the case of the examined stone loach populations the oxygen consumption and the percentage increase in the number of erythrocytes in the peripheral blood are gentically conditioned. These observations, will of course, require confirmation from other Polish rivers differing in physiographical conditions.

REFERENCES

Belyj N. D., 1970. Biologija lešča na rannich stadijach razvitija v uslovijach glubokovod’ja. Vopr. Ichtiol., 10, 1047—1056.

Kryžanovskij S. G., 1949. Ekologo-morfologičeskije zakonomernosti razvitija karpovych vjunovych i somovych ryb (Cyprinoidei i Siluroidei). Trudy Inst. Morf. Zivotn., 1.

Ostroumova I. N., Sostojanie krovi foreli pri adaptacii k raznym usluvijam kislorodnogo i solevogo režima vody. Izv. Gos. Inst. Ozer. i Rečn. Rybn. Chozj., 58, 27—36.

Prosser C. L., L. M. Barr, R. D. Pinc, C. Y. Lauer, 1967. Acclimation of gold fish to low concentrations of oxygen. Physiol. Zool., 30, 137 — 141.

Shepard M. P., 1955. Resistance and tolerance of young speckled trout (Salvelinus fontinalis) to oxygen lack, with special reference to low oxygen acclimation. J. Fish Res. Bd Canada, 12, 387—446.

Smyly W. J. P., 1955. On the biology of the stone-loach Nemachilus barbatulus L. J. Anim. Ecol., 24, 167—186.

Starmach J., 1966. Rozród oraz rozwój ermbrionalny i larwalny u śliza (Nemachilus barbatulus L.) — Über Fortpflanzung  und Entwicklung der Bartgrundel (Nemachilus barbatulus L.) während der Embryonal- und Larvalperiode. Acta Hydrobiol., 8, 111—122.

Starmach J., 1970. The number of erythrocytes in the blood of Cottus poecilopus Heckel and Cottus gobio L. Acta Biol. Cracov. 13, 234—249.

Stroganov N. S., 1962. Ekologičeskaja fiziologija ryb. Moskva, Izd. Mosk. Univ.

Topf W., 1955. Die Blutbildung und die Blutbildungsstättenbeim Karpfen. Ztschr. Fisch., 4, 257—287.

Adres autora — Author’s address

dr hab. Janusz Starmach

Zakład Biologii Wód, Polska Akademia Nauk, 31-016 Kraków, ul. Sławkowska 17