Оросенсорное тестирование схваченного пищевого объекта у многих рыб

Оросенсорное
тестирование
схваченного пищевого объекта у многих
рыб сопровождается неоднократными
отверганиями
и
повторными
схватываниями, прежде чем он будет
окончательно потреблен или отвергнут. Эта
завершающая фаза пищевого поведения
рыб привлекает внимание исследователей в
связи с ее слабой изученностью. В
частности, выполненные до настоящего
времени
оценки
длительности
оросенсорного тестирования, требующейся
рыбам для принятия окончательного
решения о соответствии схваченного
Беломорская биологическая станция МГУ
объекта пищевым потребностям и для
реализации этого решения, остаются
недостаточно точными. Использование для этих целей ручных секундомеров вносит большую
погрешность в получаемые оценки, относительная величина которой становится еще большей при
регистрации коротких временных интервалов. Кроме того, индивидуальные особенности оператора,
визуально наблюдающего за поведением рыб и регистрирующего происходящие события, вносят
дополнительно субъективную погрешность. Основной задачей настоящей работы было оценить
длительность событий, происходящих при оросенсорном тестировании рыбами пищевых объектов, с
помощью метода, позволяющего значительно снизить или избежать отмеченные выше погрешности, и
сравнить с результатами, полученными традиционным методом регистрации.
Схема установки
Опыты проведены на 12 половозрелых трехиглых
колюшках Gasterosteus aculeatus (3.4 г; 69.5 мм TL),
выловленных в Кандалакшском заливе Белого моря в районе
Беломорской биологической станции МГУ. Рыбы были
переведены в пресную воду и перевезены в Москву на кафедру
ихтиологии МГУ. Спустя 10 дней после перевозки рыбы были
рассажены поодиночке в аквариумы объемом 10 л, снабженных
аэрацией и не имеющих грунта. Рыб кормили в конце каждого
дня личинками хирономид до насыщения. В опытах рыбам
предлагали агар-агаровые (2%) гранулы (длина 4 мм, диаметр
1.35 мм), окрашенные в красный цвет красителем Ponceau 4R
(5 µM). Такие гранулы использовались как контрольные. Кроме
них использовали гранулы, содержащие одну из аминокислот
(L-изомеры) – глутамин, глицин, цистеин, фенилаланин (0.1М)
или экстракт личинок хирономид (175 г/л). Согласно ранее
выполненным исследованиям перечисленные аминокислоты
обладают для трехиглой колюшки разными вкусовыми
свойствами: глутамин и цистеин имеют привлекательный вкус для трехиглой колюшки, глицин и
фенилаланин относятся к индифферентным или детеррентным стимулам (Касумян, Михайлова, 2014).
В ходе опытов с помощью электронного секундомера («Интеграл ЧС-10») регистрировали
продолжительность латентного периода, т.е. интервал от падения гранулы в воду до первого ее
схватывания рыбой, число повторных схватываний гранулы, продолжительность удержания гранулы
после первого схватывания рыбой и в течение всего опыта.
Одновременно все опыты фиксировали с помощью видеокамеры Sony HDR-SR12, 24 кадра/с. Далее в
программе SolveigMM Video Splitter Home Edition при покадровом анализе видеозаписей определяли
длительность тех событий, которые регистрировали в ходе опытов секундомером, путем умножения числа
кадров на 1/24 с (0.0417 с). Всего выполнено 737 опытов и проанализировано 652 видеозаписи.
Таблица 1. Вкусовые ответы (среднее значение показателя)
трехиглой колюшки на гранулы с вкусовыми веществами.
ПродолжительЧисло
ность ПотреблеВещество
схватылатент- ние, %
ваний
ного
периода
Глутамин, 0.1 М
1.92 26.0*** 2.7*
Цистеин, 0.1 М
2.12 1.6
3.0***
Глицин, 0.1 М
2.10 0.8
2.5*
Фенилаланин, 0.1 М 2.01 0.8
2.3*
Контроль
Хирономиды,
г/л
175
Продолжительность
удержания гранулы, с
в
Число
после
течение опытов
первого
всего
схватывания
опыта
3.17***
4.72***
123
1.20
2.56***
125
0.85*
1.75
123
1.18**
2.10*
125
2.28
3.3
2.0
1.07
1.75
123
1.81
79.7***
1.5***
4.58***
5.36***
118
Отличия от контроля достоверны при р: *,**,*** < 0.05, 0.01, 0.001.
Вкусовая привлекательность и
пищевое поведение колюшки.
Из
протестированных
аминокислот только глутамин
повышал потребление гранул,
тогда как гранулы с цистеином,
глицином и фенилаланином
рыбами
практически
не
потреблялись. Столь же низким
было потребление контрольных
гранул (Табл. 1). Для колюшек
были характерны многократные
повторные
схватывания
внесенной гранулы, особенно с
аминокислотами, некоторые из
таких
гранул
повторно
схватывались рыбами до 10 раз.
Гранулы с экстрактом хирономид
рыбы чаще всего потребляли в
результате одного схватывания
(75% опытов).
ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВНУТРИРОТОВОГО
ТЕСТИРОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ОБЪЕКТОВ ТРЕХИГЛОЙ
КОЛЮШКОЙ GASTEROSTEUS ACULEATUS
Е.А. Гартвич, Е.С. Михайлова, А.О. Касумян
Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия,
elena_mikhailova@mail.ru
Трехиглая колюшка Gasterosteus aculeatus
Регистрация секундомером. Латентный
период в опытах с разными гранулами был
близким и составлял около 2 с. Гранулы с
экстрактом
хирономид
и
глутамином
подвергались
более
длительному
тестированию. Гранулы с фенилаланином и
цистеином также дольше, чем контрольные,
удерживались рыбами во рту, однако это
отличие было не столь велико и не всегда было
статистически
достоверным.
Наиболее
короткие удержания, как после первого
схватывания, так и суммарные, т.е. в течение
всего опыта, отмечены для гранул с глицином
(Табл. 1).
Для гранул с глутамином и с экстрактом хирономид проведено сравнение результатов, полученных
в опытах, завершившихся потреблением гранулы (ПГ-опыты), и в опытах, завершившихся отверганием
гранулы (ОГ-опыты) (Табл. 2).
Обнаружено, что в ПГопытах рыбы схватывали
гранулы
с
достоверно
Таблица 2. Вкусовые ответы трехиглой колюшки в
меньшей латентностью, чем
ПГ-опытах (над чертой) и ОГ-опытах (под чертой).
в ОГ-опытах, подвергали
гранулы меньшему числу
ПродолжиПродолжительность
повторных тестирований,
тельность
Число
удержания гранулы. с
Число
Раздражитель
но в 2-3 раза дольше по
латентного схватываний после первого
в течение
опытов
времени
удерживали
периода
схватывания
всего опыта
гранулы в ротовой полости.
1.17 ±
Уменьшение латентности
2.13 ± 0.29 6.28 ± 0.29*** 8.02 ± 0.47***
32
Глутамин
0.15*
может указывать на то, что
2.85 ± 0.21
2.08 ± 0.14
3.56 ± 0.23
91
2.20 ± 0.41
в момент проведения ПГ1.32 ± 0.16 1.33 ± 0.21** 5.62 ± 0.38*** 6.4 ± 0.39***
94
Экстракт
опыта особи имели более
хирономид
2.23 ± 0.68
2.46 ± 0.4
2.01 ± 0.25
3.36 ± 0.46
24
высокую
пищевую
мотивацию,
которая
Отличия от ОГ-опытов достоверны при р: *,**,*** < 0.05, 0.01, 0.001.
проявлялась в быстрой
реакции на упавшую в воду
гранулу.
Регистрация видеокамерой. При использовании покадрового анализа видеозаписей длительность
реакции рыб на гранулы короче, чем при использовании секундомера. Разница средних величин,
полученных этими методами, варьирует от 0.23 до 0.60 с для латентного периода и от 0.06 до 1.31 с для
первого удержания гранулы.
Несмотря на выявленное несовпадение абсолютных значений регистрировавшихся параметров
анализ видеозаписей подтвердил достоверное различие между ПГ- и ОГ-опытами по продолжительности
латентного периода и по продолжительность первого удержания, а также показал, что эти группы опытов
отличаются по продолжительности всех последующих удержаний и интервалов между схватываниями. В
начале ПГ-опытов удержания гранулы более длительные, а интервалы между схватываниями более
короткие (Рис. 1). Удержания гранулы последовательно уменьшаются с каждым последующим
схватыванием в ПГ- и в ОГ-опытах, но интервалы между схватываниями остаются, в основном,
похожими и никакой зависимости в их изменении не обнаруживается.
Рисунок 1. Продолжительность удержаний трехиглой колюшки гранул с глутамином (0.1М) и интервалов между схватываниями.
Зеленые
столбцы
–
опыты,
закончившиеся потреблением гранул,
синие – отверганием гранул.
Л – продолжительность латентного
периода.
У1, У2, ..., У5 - продолжительность
удержания гранулы после первого,
второго, ..., пятого схватывания,
соответственно.
И1-2, И2-3, ..., И4-5 - продолжительность
интервалов между соответствующими
схватываниями.
Особый интерес представляли опыты, в которых гранула рыбами
окончательно отвергалась после однократного схватывания. Это
позволяло установить минимальное по продолжительности время,
которые рыбы затрачивают на оценку свойств гранулы, на
формирование
решения
и
реализацию
соответствующего
поведенческого акта (Табл. 3).
Оказалось, что продолжительность тестирования гранулы в таких
опытах варьирует от 0.46 до 2.08 с и зависит от вкусовой
привлекательности вещества, содержащегося в грануле. Так, для
отвергания гранул с привлекательным глутамином или экстрактом
хирономид колюшкам требовалось в 2-4 раза больше времени, чем для
отвергания гранул c глицином, цистеином или фенилаланином.
Интересно, что удержание во рту гранул с привлекательными по вкусу
веществами по длительности примерно такое же, что и при отвергании
этих гранул после многократных тестирований. Гранулы с
малопривлекательными глицином, цистеином и фенилаланином при
многократных тестированиях в ОГ-опытах достоверно дольше
удерживались рыбами.
Наиболее короткое среднее время, достаточное для принятие
решения об отвергании гранулы, отмечено нами для гранул, содержащих
глицин (0.46 с), однако в некоторых опытах с такими гранулами оно
было еще короче и составляло всего 0.16 с. Таким образом, выполненная
работа позволила установить, что использование двух разных методов
0.4587с
3.5862с
4.1700с
4.2117с
Таблица
3.
Продолжительность
удержания гранулы трехиглой колюшкой в
опытах с единичной апробацией (над
чертой) и продолжительность первого
удержания
гранулы
в
опытах
с
неоднократными
схватываниями
(под
чертой) в случае отвергания гранулы.
регистрации
длительности
поведенческих
событий
(актов),
связанных
с
оросенсорным тестированием
рыбами пищевых объектов,
может
давать
величины,
различающиеся
до
30%.
Использование
ручного
Продолжитель- Число
секундомера, как правило,
Раздражитель
ность первого опыто
систематически
завышает
удержания
в
величины
регистрируемых
2.08 ± 0.31
27
Глутамин
параметров.
2.15 ± 0.20
58
Расхождение
абсолютных
0.66 ± 0.15***
27
Цистеин
значений
длительности,
1.03 ± 0.09
72
получаемых
разными
0.46 ± 0.03**
38
Глицин
0.69 ± 0.06
65
методами, однако, не влияет на
0.82 ± 0.08*
39
основные
закономерности
Фенилаланин
1.08 ± 0.07
82
проявления рыбами пищевого
1.12 ± 2.39
51
поведения, проявляемого при
Контроль
0.85 ± 0.08
57
оросенсорном тестировании
Экстракт
1.69 ± 0.38
13
пищи. Выяснено, что среднее
хирономид
2.10 ± 0.22
13
минимально достаточное
время для тестирования пищи и реализации поведенческого ответа
составляет у трехиглой колюшки от 0.46 до 2.08 с и зависит от вкусовой
привлекательности пищи.
5.2125с
5.2542с
5.4627с
5.7963с
У гольяна Phoxinus phoxinus, согласно ранее выполненным
исследованиям (неопубликованные данные), это время значительно
короче (от 0.26 до 0.37 с) и не зависит от вкусовых качеств объекта
тестирования. Вполне возможно, что эти отличия определяются
экологической спецификой сравниваемых видов рыб. Живущий на
потоке гольян питается преимущественно дрифтом и быстрое
тестирование схваченной добычи будет существенно повышать
эффективность его питания в быстро меняющейся обстановке.
Трехиглая колюшка обитает либо в стоячих водах, либо на более слабом,
чем гольян, течении. Эта особенность образа жизни колюшки
отражается не только в более продолжительном тестировании
схваченной пищи, но и в большей склонности к манипуляциям с
объектом питания, на проявлении более частых, чем у гольяна,
отверганий и повторных схватываний (Касумян, Марусов, 2003). На
примере трехиглой колюшки удалось показать, что потребление или
отвергание пищи может определяться не только ее вкусовыми и
текстурными качествами или усилением пищевой мотивации
(голодание) рыб (Касумян и др., 2009; Касумян, 2012), но и
краткосрочными колебаниями мотивационного статуса особи. Причины
и следствия таких колебаний несомненно требуют дальнейшего
изучения.
5.8797с
6.2967с
6.3384с
6.6303с
Работа осуществлена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 13–04–00711).