Impact of ions of zinc and cadmium on body weight, fertility and condition of the tissues and organs of Procambarus virginalis (Decapoda, Cambaridae)

Heavy metals cause functional disorders in the tissues and organs of hydrobionts, affecting their linear-weight indicators, reproductive system, digestive and eliminative organs. Using the method of histological estimation of the conditions of the tissues and organs of Procambarus virginalis Lyko, 2017 allowed us to determine the peculiarities of adaptation of crustaceans to the effect of different concentrations of heavy metal ions in the conditions of a modeling experiment. We studied the impact ions of zinc (0.1 mg/l) and cadmium (0.01 mg/l) on the organism of P. virginalis. The heavy metal ions had a negative effect on the weight indicators, survivability and reproduction of P. virginalis. During the experiments with zinc, we observed death of 18.2% of the tested сrustaceans; the highest death rate was observed in the experiment with cadmium – 27.3%. Experimentally modeled concentrations of heavy metals negatively affected the reproductive system of P. virginalis. In the experiment with cadmium ions, we observed no spawning; the highest percentage of the females with deposed eggs was observed in the control – 29.1%. The conducted studies allowed us to observe the reaction of the eliminatory system of P. virginalis to the impact of heavy metal ions. The impact of ions of zinc and cadmium decreased the area of secretory cells of the green gland by 10.4–14.8%. We observed grinding of the nuclear cell apparatus. Therefore, the nucleii of granulocytes were 23.6% smaller under the impact of zinc, and 17.5% smaller under the influence of cadmium. The sizes of cells and nucleus apparatus decreased mutually and proportionally; this was proven by stable indicators of nucleus-cytoplasm ratio, its value equaled 0.29–0.31 units. The given concentrations of heavy metals did not affect the histological condition of the adipose tissue, the sizes of adipocytes fluctuated within the range of 215–2178 μm2, the average equaled 872–994 μm2. We determined the negative effect of heavy metals on the histological structure of the hepatopancreas and the value of gland lumens. In the control, the area of previous section equaled 164.5 μm2 with 39 μm2 lumen. During the experiment with zinc ions the structures of hepatopancreas increased by 19.9%, and in the experiment with cadmium, we observed the highest increase in the structural elements of the tissues – by 50.2%. The worst histological condition of the cells of the tested tissues and organs of P. virginalis was observed among individuals impacted by the cadmium ions; this is explained by the high toxic effect of this heavy metal

The problem of assessing the viability of invasive species in the conditions of the steppe zone of Ukraine

За оцінками ФАО та МСОП, щорічно збільшується кількість видів, які за впливу прямої чи опосередкованої дії людини потрапляють у непритаманні для себе, нові умови. Частина цих організмів, пристосувавшись, починає конкурувати з аборигенними видами, втручаючись у сталі екологічні функції різних екосистем. Для європейських країн визначено перелік із 435 видів карантинних організмів, які мають різні статуси небезпеки (як екологічної, так і економічної, адже своєю життєдіяльністю щорічно завдають прямих економічних збитків). Кількість потенційних інвазивних видів, здатних проникнути на територію України, зараз фахівці оцінюють у 1 500 видів. Порушення, викликані впливом інвазійних видів, зумовлюють пряму та опосередковану загрозу безпосередньо здоров’ю людини. На початок ХХІ ст. проблема оцінювання ризиків проникнення інвазійних видів та контролю вже існуючих лежить у царині національної безпеки кожної сучасної держави. Оцінка ризику, який може спричинити життєдіяльність інвазійного виду – це оцінка здатності його організму виживати в умовах нового навколишнього середовища. Аналіз досліджень виживання різних інвазійних видів (рослин, безхребетних і хребетних тварини) показав, що переважна більшість авторів дає оцінку лише видовим і популяційним характеристикам, що у більшості випадків не повною мірою відображає спроможність виду-вселенця адаптуватись до нових умов довкілля. Отже, потрібно розробити нову методику оцінювання життєздатності інвазійних видів. Запропоновано новий підхід, спрямований на оцінку потенціалу адаптаційних можливостей інвазійних організмів у новому для них середовищі. На відміну від аналогів, запропоновано трирівневий підхід до оцінювання життєдіяльності та екологічних функцій інвазійних видів. Окрім класичних видових і популяційних досліджень, пропонується здійснити біохімічне оцінювання стресостійкості інвазійних видів. Адже стресостійкість можна розглядати як основну реакцію організму на зміни сталих компонентів середовища. Проблема антиоксидантного захисту дуже актуальна в наш час. Але донині немає чіткої відповіді на питання про те, як реагують на вплив різних чинників, на стрес інвазійні організми, потрапляючи до нового середовища, та чому клітина використовує різні захисні системи адаптації до дії одного і того самого чинника. Оксидативний стрес – стан, за якого утворення активних форм кисню (АФК) переважає над процесами їх знешкодження, у результаті чого відбувається порушення основних обмінних процесів. Активні форми кисню разом з антиоксидантами складають систему клітинної редокс-сигналізації, яка, у свою чергу, є невід’ємним елементом загальної сигнальної мережі як клітини, так і цілого організму. Порушення балансу між утворенням АФК та їх знешкодженням антиоксидантами може спричинювати пошкодження біополімерів, ліпідів та, в кінцевому випадку, – загибель клітини. Індукція АФК-залежних шляхів сигнальної трансдукції за впливу різних зовнішніх чинників може спричиняти активацію антиоксидантної системи, а, отже, підвищити стійкість організмів до стресорів різної природи в різних умовах існування. При цьому механізми взаємодії різних компонентів антиоксидантної системи все ще залишаються маловивченими. Незалежно від тривалості життя організму, яка вимірюється днями чи десятилітттями, O2 небезпечний для всіх організмів – рослин, комах, хребетних тварин тощо. Так, комахи не захищені від шкідливої дії АФК. Вони можуть бути особливо схильні до оксидативного стресу. Рослини, потрапляючи до нового середовища, зазнають осмотичного та іонного стресу, які поряд із сольовим стресом можуть викликати розвиток вторинного оксидативного стресу. Останній визначають як короткочасне або тривале підвищення стаціонарної концентрації АФК, що викликає порушення клітинного метаболізму та його регуляції, а також пошкодження клітинних компартментів. У захисті як рослин, так і тварин від дії стресових чинників ключову роль відіграють антиоксиданти, які можуть бути представлені низькомолекулярними сполуками та антиоксидантними ферментами. Запропоновано новий підхід до оцінки стресостійкості інвазійних організмів. Запропоновано розробити нову методику, яка б надала можливість зробити якісний прогноз, які адаптаційні можливості має інвазійний вид і які саме екологічні функції та за який проміжок часу він зможе виконувати в нових для себе екосистемах. За оцінками ФАО та МСОП, щорічно збільшується кількість видів, які за впливу прямої чи опосередкованої дії людини потрапляють у непритаманні для себе, нові умови. Частина цих організмів, пристосувавшись, починає конкурувати з аборигенними видами, втручаючись у сталі екологічні функції різних екосистем. Для європейських країн визначено перелік із 435 видів карантинних організмів, які мають різні статуси небезпеки (як екологічної, так і економічної, адже своєю життєдіяльністю щорічно завдають прямих економічних збитків). Кількість потенційних інвазивних видів, здатних проникнути на територію України, зараз фахівці оцінюють у 1 500 видів. Порушення, викликані впливом інвазійних видів, зумовлюють пряму та опосередковану загрозу безпосередньо здоров’ю людини. На початок ХХІ ст. проблема оцінювання ризиків проникнення інвазійних видів та контролю вже існуючих лежить у царині національної безпеки кожної сучасної держави. Оцінка ризику, який може спричинити життєдіяльність інвазійного виду – це оцінка здатності його організму виживати в умовах нового навколишнього середовища. Аналіз досліджень виживання різних інвазійних видів (рослин, безхребетних і хребетних тварини) показав, що переважна більшість авторів дає оцінку лише видовим і популяційним характеристикам, що у більшості випадків не повною мірою відображає спроможність виду-вселенця адаптуватись до нових умов довкілля. Отже, потрібно розробити нову методику оцінювання життєздатності інвазійних видів. Запропоновано новий підхід, спрямований на оцінку потенціалу адаптаційних можливостей інвазійних організмів у новому для них середовищі. На відміну від аналогів, запропоновано трирівневий підхід до оцінювання життєдіяльності та екологічних функцій інвазійних видів. Окрім класичних видових і популяційних досліджень, пропонується здійснити біохімічне оцінювання стресостійкості інвазійних видів. Адже стресостійкість можна розглядати як основну реакцію організму на зміни сталих компонентів середовища. Проблема антиоксидантного захисту дуже актуальна в наш час. Але донині немає чіткої відповіді на питання про те, як реагують на вплив різних чинників, на стрес інвазійні організми, потрапляючи до нового середовища, та чому клітина використовує різні захисні системи адаптації до дії одного і того самого чинника. Оксидативний стрес – стан, за якого утворення активних форм кисню (АФК) переважає над процесами їх знешкодження, у результаті чого відбувається порушення основних обмінних процесів. Активні форми кисню разом з антиоксидантами складають систему клітинної редокс-сигналізації, яка, у свою чергу, є невід’ємним елементом загальної сигнальної мережі як клітини, так і цілого організму. Порушення балансу між утворенням АФК та їх знешкодженням антиоксидантами може спричинювати пошкодження біополімерів, ліпідів та, в кінцевому випадку, – загибель клітини. Індукція АФК-залежних шляхів сигнальної трансдукції за впливу різних зовнішніх чинників може спричиняти активацію антиоксидантної системи, а, отже, підвищити стійкість організмів до стресорів різної природи в різних умовах існування. При цьому механізми взаємодії різних компонентів антиоксидантної системи все ще залишаються маловивченими. Незалежно від тривалості життя організму, яка вимірюється днями чи десятилітттями, O2 небезпечний для всіх організмів – рослин, комах, хребетних тварин тощо. Так, комахи не захищені від шкідливої дії АФК. Вони можуть бути особливо схильні до оксидативного стресу. Рослини, потрапляючи до нового середовища, зазнають осмотичного та іонного стресу, які поряд із сольовим стресом можуть викликати розвиток вторинного оксидативного стресу. Останній визначають як короткочасне або тривале підвищення стаціонарної концентрації АФК, що викликає порушення клітинного метаболізму та його регуляції, а також пошкодження клітинних компартментів. У захисті як рослин, так і тварин від дії стресових чинників ключову роль відіграють антиоксиданти, які можуть бути представлені низькомолекулярними сполуками та антиоксидантними ферментами. Запропоновано новий підхід до оцінки стресостійкості інвазійних організмів. Запропоновано розробити нову методику, яка б надала можливість зробити якісний прогноз, які адаптаційні можливості має інвазійний вид і які саме екологічні функції та за який проміжок часу він зможе виконувати в нових для себе екосистемах. This article proposes a completely new method of resolving the pressing global environmental problem of assessing the capacity of invasive organisms to adapt to new environmental conditions. A new three-step approach to the evaluation of vital and ecological functions of invasive species is recommended. In addition to classic species and population surveys, it was proposed to apply a stress-resistance biochemical assessment of invasive species. Stress resistance can be regarded as the main response of living organisms to changes in continuous environmental components. The obtained results will provide an opportunity to give a qualitative prognisis of what adaptive capacity an invasive species has,what precise ecological functions and for what time period it can perform in a new ecosystem

Качество спермы быков красных пород ОАО племпредприятие «Барнаульское» и устойчивость её к криоконсервации

The characteristic of bulls-producers of red breeds of OAO Barnaulskoe breeding enterprise on the quality of sperm and its resistance to cryopreservation are presented. The breeding enterprise has examined samples of water, soil, feed for the content of heavy metals. In the studied samples, no excess of the LOC was found. The research results were processed on a PC using population statistics methods. Angler bulls produced the largest amount of ejaculates unsuitable for cryopreservation. It is 20.6%. According to this indicator, they surpassed the producers of red Danish and red steppe breeds by 4.1-7.8%. The animals of the latter breed showed the smallest amount (1.7%) of ejaculates rejected after defrost. In Angler bulls, this indicator was 5.95%, in red Danish bulls it was 2.95%, which is 3.52 and 1.75 times higher than in red steppe breeders (P <0.01-0.001). Significant differences were established between individual bulls of the red steppe breed in the number of ejaculates rejected before cryopreservation (2.84-22.29%) and after defrost (0-7.09%). The differences between breeds in the frequency of rejected ejaculates before freezing and after cryopreservation indicate a certain role of heredity in the resistance of animals for these indicators. Spearman’s rank correlation coefficient between these traits was 0.312. It indicates the possibility of preliminary assessment and selection of bulls according to the first indicator. But the final assessment of the bull-producers can be made by the frequency of rejected ejaculates after thawing. We propose to consider the issue of additional accounting in breeding programs for the resistance of the seed of bulls-producers to cryopreservation.Приведена характеристика быков-производителей красных пород ОАО Племпредприятие «Барнаульское» по качеству спермы и устойчивости её к криоконсервации. В районе разведения племпредприятия исследовали пробы воды, почвы, кормов на содержание тяжелых металлов. В изученных пробах не выявлено превышения ПДК. Результаты исследования обработаны на персональном компьютере с использованием популяционно-статистических методов. У быков англерской породы получено наибольшее количество эякулятов, непригодных для криоконсервации, составившее 20,6%. По этому показателю они превзошли на 4,1–7,8% производителей красной датской и красной степной пород. У животных последней породы выявлено наименьшее количество (1,7%) эякулятов, выбракованных после размораживания. У быков англерской породы этот показатель составил 5,95 %, у красных датских – 2,95 %, что в 3,52 и 1,75 раза выше по сравнению с красными степными производителями (P<0,01–0,001). Установлены значительные различия между отдельными быками красной степной породы по количеству выбракованных до криоконсервации эякулятов (2,84–22,29%) и после размораживания (0–7,09%). Различия между породами по частоте выбракованных эякулятов до замораживания и после криоконсервации свидетельствуют об определенной роли наследственности в устойчивости животных по этим показателям. Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между этими признаками составил 0,312, что указывает на возможность предварительной оценки и отбора быков по первому показателю. Но окончательную оценку быка-производителя можно сделать по частоте выбракованных эякулятов после размораживания. Предлагается рассмотреть вопрос о дополнительном учете в селекционных программах устойчивости семени быков-производителей к криоконсервации

Содержание и изменчивость тестостерона у взрослых и молодых баранов романовской породы

In the article, the authors conducted a comprehensive study of the interior, including biochemical, physiological, physicochemical, cytogenetic, and other indicators in sheep of the Romanov breed of Western Siberia. For the study, blood serum samples were taken from 10 rams-producers and 30 lambs at four months. Conventional methods took blood samples. Analyses were performed in the biochemistry laboratory of Novosibirsk State Agrarian University using the technique of competitive enzyme immunoassay with the reagent kit “SteroidIFAtestosterone” for the quantitative determination of testosterone concentration in blood serum. In the sheep breeding area, the authors constantly monitored the content of heavy metals in water, soil, feed, organs, and tissues. The concentration of chemical elements did not exceed the permissible exposure limit. Enzyme-linked immunosorbent assay was performed on a Thermo Scientific Multiskan FC analyzer. The authors performed statistical processing of experimental data using standard methods of descriptive statistics, the statistical programming language, or the RStudio data analysis environment (using the functions DescrStats, Summary, Sd, Read. Table, Write. Table, Aes). The authors established the influence of the age of ontogenesis on the testosterone content in Romanov rams. Presented figure with two variation curves with high transgression. The average testosterone level was 1.8 times higher in lambs (0.774 mmol/l) than in lambs. Testosterone concentration was characterized by high phenotypic variability. The authors have identified reference intervals for testosterone in blood serum depending on environmental conditions in sheep of the Romanov breed of Western Siberia.У овец романовской породы в Западной Сибири проводится комплексное изучение интерьера, включающее биохимические, физиологические, физико-химические, цитогенетические и другие показатели. Для исследования взяты пробы сыворотки крови у 10 баранов - производителей и 30 баранчиков в возрасте 4 месяцев. Образцы крови отобраны по общепринятым методикам. Исследования проводились в лаборатории биохимии Новосибирского государственного аграрного университета с использованием метода конкурентного иммуноферментного анализа с набором реагентов «СтероидИФА-тестостерон» для количественного определения концентрации тестостерона в сыворотке крови. В зоне разведения овец проводился постоянный мониторинг содержания тяжелых металлов в воде, почве, кормах, органах и тканях. Концентрация химических элементов не превышала уровня ПДК. Иммуноферментный анализ провели на анализаторе Thermo Scientific Multiskan FC. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась с помощью стандартных методов описательной статистики и языка статистического программирования или среды анализа данных RStudio (при помощи функций descrstats, summary, sd, read.table, write. table, aes). Было установлено влияние возраста онтогенеза на содержание тестостерона у баранов романовской породы. Представлен рисунок с двумя вариационными кривыми с высокой трансгрессией. Средний уровень тестостерона был выше в 1,8 раза у баранов-производителей (0,774 ммоль/л), чем у баранчиков. Концентрация тестостерона характеризовалась высокой фенотипической изменчивостью. Выявлены референсные интервалы по тестостерону в сыворотке крови в зависимости от экологических условий у баранов романовской породы Западной Сибири

Biological fundamentals of stocking the Zaporizhzhia (Dnipro) reservoir with fish

Purpose. The main purpose is developing effective measures for stocking the Zaporizhzhia (Dnipro) reservoir with valuable fish species by studying the biological and fishery aspects of the formation and exploitation of their commercial stocks. Methods. During the work, we used the generalized results of integrated hydrobiological studies performed in 2015-2017. Materials were collected in the Zaporizhzhia (Dnipro) reservoir using standard fishing gears for fish sampling. Collection and processing of phyto-, zooplankton and zoobenthos samples were carried out using conventional hydrobiological methods. Calculation of fish seed amounts was carried out using classical fishery and ichthyological methods. Findings. The status of fish feed supply of the Zaporizhzhia (Dnipro) reservoir and its production potential was determined. Based on the obtained data, we calculated the potential productivity of the reservoir. It was found that the reservoir had certain feed supply reserves allowing large scale stocking with the juveniles of commercial fish species. The recommended amounts of reservoir stocking in 2017 were calculated as follows: 570 thousand 1+ carp (weight 100-130 g); 1560 thousand 1+ silver carp (weight of 100-130 g); 400 thousand 1+ bighead carp (weight of 100-130 g); 220 thousand 1+ grass carp (weight of 100-130 g); 135 thousand 0+ tench (weight of 10-20 g); 83 thousand 0+ pike (weight of 100 g); 83 thousand 1+ pikeperch (weight 100 g). Scientific novelty. The presented results of the study of the state of fish feed supply in the reservoir allow stocking with the calculated amounts creating the bases of the rational use of aquatic bioresources with the preservation of the productive potential of commercial fish species exploited by commercial fishery in the Zaporizhzhia (Dnipro) reservoir. Practical value. Stocking the reservoir with fish allows improving the overall ecological status of the reservoir and increasing fish productivity under the conditions of commercial fishery exploitation

Oligochaetes (Oligochaeta): dero furcata, sludge worm, Enchytraeus albidus and grindal worms as valuable food objects in fish farming (review)

Purpose. To analyze literature sources and summarize the obtained information on the vermiculture of such species of the subclass of Oligochaeta worms as: aulophorus (Dero furcata), sludge worm (Tubifex tubifex), potworm (Enchytraeus albidus), grindal worm (Enchytraeus buchhoizi). To present the achievements in modern biotechnology of these species. To examine the features of their cultivation using various methods, as well as the possibilities and prospects of their use as feed objects in aquaculture. Findings. This work contains brief information on the biology of four most common in Europe species of Oligachaetes subclass and their rational use in fish farming. The article provides recommendations on the specifics of purchasing and collecting the stock cultures from natural conditions, the best methods of their further cultivation, depending on the needs of farms, the basic requirements for the substrate and feeds. The data on the effective feeding of fish with these worms, as well as the technology of storage of the obtained biomass are presented. A review of scientific papers showed that the above-mentioned species can be used as high-protein additives to the main feed and during the pre-spawning period, given their high caloric content. In fact, the latter indicator and poor mineral composition makes it impossible to feed fish with them on a regular basis. Practical significance. An array of generalized information will be useful for scientists who are exploring the ways to optimize fish feeding. The presented technology of cultivation of Dero furcata, sludge worm, potworm and Grindal worms can be implemented in fish farms of various industrial capacities as well as in aquarium conditions

Contents of radionuclides and heavy metals in fish roe of commercial fish of the Zaporizhya reservoir

Comprehensive radiation-toxicological studies of fish roe of some commercial fish of the Zaporizhya Reser-voir were conducted. It was found that the greatest number of 137Cs (4,5 Bq/kg) and 90Sr (3,2 Bq/kg) was accumu-lated by fish roe of perch. Heavy metals (cadmium, copper, zinc and lead), and natural radionuclides 226Ra and 232Th were accumulated to a greater amount of bream fish roe