Благополучие фермерских десятиногих ракообразных, с особым упором на Penaeus vannamei

Разведение десятиногих ракообразных является ключевым драйвером экономики во многих странах: в 2018 году объем производства достиг примерно 9,4 миллиона тонн (69,3 миллиарда долларов США). В настоящее время основную долю в этой отрасли занимает разведение тихоокеанской белоногой креветки Penaeus vannamei, что означает ежегодный вылов около 167 миллиардов особей этой креветки, выращенных на фермах.

Ожидается дальнейший рост производства, а следовательно, возникает необходимость в расширении исследований, касающихся здоровья и благополучия этих животных. В данном обзоре, основанном на обширном анализе доступной литературы, мы:

1.  рассматриваем методы ведения хозяйства и проблемы, связанные с производством P. vannamei, с ориентированной на животное точки зрения благополучия;

2.  предлагаем потенциальные индикаторы благополучия;

3.  критически анализируем современные научные данные о наличии разума (сентиентности) у креветок-пенеид, а также у других коммерчески важных десятиногих ракообразных.

Это актуально, поскольку вполне вероятно, что в ближайшем будущем защита благополучия будет распространена не только на крупнейшие виды, но и на всех десятиногих ракообразных в целом. Данный обзор подчеркивает, что, несмотря на обширные знания в области физиологии стресса, иммунологии и контроля заболеваний у ракообразных, некоторые ключевые параметры, относящиеся к пяти аспектам благополучия, остаются малоизученными. Мы рекомендуем сосредоточить дальнейшие исследования на разработке систематической комплексной оценки благополучия, охватывающей все различные этапы выращивания ракообразных и их жизненного цикла вплоть до забоя. Кроме того, для всех видов десятиногих ракообразных, которые в настоящее время разводятся на фермах, необходимо разработать прямые и косвенные видовые операционные индикаторы благополучия, аналогичные тем, что предложены в этом обзоре для P. vannamei.

Настоящие креветки, принадлежащие к семейству Penaeidae, насчитывают более 400 описанных видов и включают коммерчески чрезвычайно ценные виды, такие как тигровая креветка (Penaeus monodon) и тихоокеанская белоногая креветка (P. vannamei, синоним Lipopenaeus vannamei). В качестве типичного примера их биологии, P. vannamei является аборигенным видом восточного побережья Тихого океана от Соноры, Мексика на севере, через Центральную и Южную Америку на юг до Тумбеса в Перу, в районах, где температура воды обычно превышает 20°C в течение всего года. Они обитают в тропических морских местообитаниях, где взрослые особи созревают в возрасте 6-7 месяцев, живут и нерестятся в открытом океане. Личиночные стадии переносятся приливными течениями к берегу, а постличинки продвигаются дальше в прибрежную зону, проводя свои оставшиеся предвзрослые стадии в прибрежных эстуариях, лагунах или мангровых зонах (FAO, 2009).

Искусственное выращивание креветок семейства Penaeidae для аквакультуры можно проследить более чем на 70 лет назад, начиная с выращивания личинок японской креветки P. japonicus (Hudinaga, 1935; Hudinaga, 1942). Однако, хотя первоначальные работы были проведены на этом виде, работы по выращиванию и развитию, особенно в 1960-х и 1970-х годах, быстро расширились в других географических регионах для различных видов креветок семейства Penaeidae (Cummings, 1961; Elwald, 1965; Muthu et al., 1974; Thomas et al., 1974). С точки зрения коммерческого производства, работы Худиняги (Hudinaga, 1966; Hudinaga, 1967) считаются основой, на которой развивалась индустрия креветок семейства Penaeidae.

Первое получение икры от P. vannamei в неволе было достигнуто во Флориде в 1973 году из науплиев, доставленных от выловленной в дикой природе оплодотворенной самки из Панамы. После разработки интенсивных методов селекции и выращивания, открытия того, что односторонняя абляция глазного стебля и адекватное питание способствуют созреванию, коммерческое культивирование P. vannamei началось с середины 1970-х годов в Южной и Центральной Америке, а затем в материковой части Соединенных Штатов Америки, с введением строгих карантинных законов или запретов на ввоз экзотических патогенов с новыми партиями. Хотя P. vannamei является чужеродным видом в Азии, с начала тысячелетия она стала доминирующим видом в аквакультуре креветок семейства Penaeidae во многих азиатских странах, особенно в Китае, Вьетнаме, Таиланде и Индии, заменив местные виды, такие как P. monodon.

В 2018 году общий объем производства ракообразных в аквакультуре оценивался в 9,4 миллиона тонн (69,3 миллиарда долларов США) (FAO, 2020). Из этого объема более 50% приходится на выращивание P. vannamei (4,96 миллиона тонн), в то время как производство P. monodon составляет около 8% (750 тысяч тонн). Основные страны-производители сейчас находятся в Азиатско-Тихоокеанском регионе (80% производства), лидирует Китай, в то время как в Латинской Америке основной страной-производителем является Эквадор с 600 тысячами тонн, выращенных в 2019 году. Хотя производство доминируют эти два вида, знания о методах выращивания доступны для многих видов семейства Penaeidae, включая P. aztacus, P. chinensis, P. merguiensis, P. duorarum, P. japonicus, P. orientalis, P. setiferus, P. stylirostirs и P. indicus, среди прочих (см., например, Cook and Murphy, 1969; Heng and Rui-yu, 1994). На момент написания статьи единственными доступными полными геномами для семейства Penaidae являются P. vannamei и P. monodon (Zhang et al., 2019; Uengwetwanit et al., 2021). Однако, учитывая важность биодиверсификации в контексте продовольственной безопасности (Metian et al., 2020), возможно, что эта ситуация изменится в будущем, и необходимые инструменты и свободное от специфических патогенов (SPF) посадочное материал будут доступны для других видов.

Хотя рост в этом секторе был очень значительным, сектор столкнулся с рядом производственных проблем, в основном вызванных болезнями (см. Оценка ключевых проблем, связанных с производством P. vannamei, с точки зрения благополучия). Фактически, основной причиной внедрения P. vannamei в Азию было воспринимаемое различие в ее восприимчивости к вирусу синдрома белых пятен (WSSV) по сравнению с P. monodon (Funge-Smith and Briggs, 2003). Однако случаи заболеваний у P. vannamei участились с развитием индустрии, и по всему миру были пережиты серьезные кризисы (Linda et al., 2005; Kumar et al., 2014). В этом контексте такие заболевания, как острая гепатопанкреатическая некротическая болезнь (AHPND), гепатопанкреатический микроспоридиоз (HPM), гепатопанкреатический гаплоспоридиоз (HPH), агрегированные трансформированные микроворсинки (ATM) и синдром скрытой смертности (CMD), были добавлены в список ранее известных угроз коммерческому производству P. vannamei, таких как болезнь белых пятен (WSD), болезнь желтой головы (YHD) и инфекционный мионекроз (IMN) (см. обзор Thitamadee et al., 2016). Болезнь, конечно, играет значительную роль в благополучии животных. Фактически, слово «dis-ease» (болезнь) относится к состоянию, лишенному «ease» (легкости) или благополучия. Таким образом, одним из результатов плохого благополучия является болезнь (Butterworth and Weeks, 2009).

1.1 Модель «Пяти доменов» как основа для оценки благополучия животных

Хотя очевидна важность болезней в контексте благополучия животных, здоровье является лишь одной из составляющих благополучия животных в так называемой «Модели пяти доменов» (Mellor and Reid, 1994). В этой модели хорошее благополучие описывается как состояние, проявляющееся у животного, когда удовлетворены его (1) пищевые, (2) экологические (физическая среда), (3) здоровье, (4) поведенческие и (5) психические потребности. Первые четыре домена фокусируются на физиологических и поведенческих потребностях животного и охватывают патофизиологические нарушения, вызванные пищевыми, экологическими проблемами и проблемами, связанными со здоровьем. Согласно Mellor and Beausoleil (2015), после оценки этих факторов их предполагаемые последствия приписываются (5) «психическому» домену, и именно эти аффективные переживания определяют состояние благополучия животного (Mellor et al., 2009). Эти пять доменов по сути эквивалентны «пяти свободам», сформулированным Советом по благополучию сельскохозяйственных животных в ряде стран, включая Великобританию (Mellor and Reid, 1994).

С более фундаментальной точки зрения, термин «благополучие» внутренне связан с отсутствием страданий, которые включают тревогу, страх, боль и дистресс, и в последнее время все чаще связывается с содействием позитивным состояниям (Mellor and Beausoleil, 2015). Однако эти переживания, согласно большинству национальных и международных политических рамок, применимы только к животным, которые являются разумными (сентиентными), поскольку неразумные животные не способны чувствовать.

Поэтому в этом обзоре мы оценим, в какой степени пять доменов благополучия удовлетворяются современной коммерческой практикой для ключевого коммерческого вида Penaeidae, P. vannamei, и предложим будущие разработки, необходимые для выявления соответствующих индикаторов для оценки благополучия этого вида при культивировании. Мы также оценим текущие доказательства разумности у Penaeidae и, соответственно, у других видов десятиногих ракообразных, где это уместно. Мы считаем, что эти соображения важны сами по себе и особенно в случае введения расширенной законодательной защиты этих животных.

2.1 Созревание самок маточного стада и текущие производственные практики: абляция глазного стебля

В естественной среде P. vannamei нерестится под воздействием определенных экологических сигналов (сочетание оптимальной температуры воды, солености и растворенного кислорода), стимулирующих развитие яичников и нерест через нейросекреторные центры (Calderon-Perez et al., 2007). В производственных системах могут регулироваться и настраиваться такие параметры, как температура воды, соленость, содержание растворенного кислорода, соединения азота, фотопериод, интенсивность света, характеристики камер и баков для созревания, а также рацион питания (Browdy, 1998; Whetstone et al., 2002; Jorry, 2012). Как правило, P. vannamei следует содержать для созревания в определенных условиях, включающих низкую освещенность (10-30% естественного или искусственного света), в идеале с системой контроля фотопериода (поддерживаемого на уровне около 10-12 часов темноты и 12-14 часов света) (Treece and Fox, 1993; FAO, 2003). Шум (особенно громкий или прерывистый шум), движение и другие нарушения следует сводить к минимуму. Баки для созревания должны быть круглыми (но в Азии также используются квадратные или прямоугольные баки), темного цвета, с гладкими стенками и диаметром примерно 3-5 м (FAO, 2003). Плотность посадки около 6–15 креветок на м², с соотношением самцов и самок 1:1, 1:1,5 или 1:2 является оптимальной. Температура воды, соленость, растворенный кислород, pH, щелочность и аммиак обычно поддерживаются в диапазоне 28–29°C, 30–35 промилле, ≥4 мг·л⁻¹, 8–8,2, ≥100 мг·л⁻¹ CaCO₃ и <1 мг·л⁻¹ соответственно (FAO, 2003). Также важно обеспечить хороший питательный статус маточного стада и соответствующий размер (не менее 30 г и >40 г для самцов и самок соответственно), возраст и происхождение (т.е. условия выращивания и генетический фон) (Racotta et al., 2003).

Вышеупомянутые внешние факторы считаются способствующими успеху в индукции достаточного производства яйцеклеток для удовлетворения коммерческих графиков, но недостаточны для обеспечения последовательного и предсказуемого планирования производства, что заставляет сектор P. vannamei продолжать полагаться на манипуляцию эндокринной системой Penaeidae с использованием абляции глазного стебля для улучшения репродуктивных показателей.

Абляция глазных стеблей широко используется в коммерческих инкубаториях как грубый метод гормональной манипуляции для индукции созревания и нереста у P. vannamei. Она включает удаление или пережатие (путем разрезания, прижигания или перевязки) одного (односторонняя) или двух (двусторонняя) глазных стеблей для снижения уровня гонадоингибирующего гормона (GIH/MO-IH), который вырабатывается X-органом и комплексом синусной железы, расположенными в зрительных ганглиях глазного стебля (Kang et al., 2014; Wang et al., 2019; Magaña-Gallegos et al., 2021). Абляция глазного стебля важна, поскольку созревание яичников у P. vannamei контролируется гормоном GIH, который, как предполагается, ингибирует вителлогенез (Kang et al., 2014). Таким образом, абляция глазного стебля ускоряет созревание яичников у самок, приводя к нересту (Palacios et al., 1999a). Однако с точки зрения благополучия как односторонняя, так и двусторонняя абляции оказывают пагубное воздействие на самок (Таблица 1).

Таблица 1  Резюме эффектов абляции глазного стебля у Penaeidae (включает данные по P. vannamei, P. monodon и P. stylirostris).

Из-за множества негативных эффектов, связанных с абляцией (Таблица 1), и касающихся благополучия маточного стада P. vannamei, предсказуемое созревание и нерест особей в неволе без использования абляции глазного стебля рассматривается как долгосрочная цель для индустрии (Quackenbush, 2015). Недавние сообщения показали, что аналогичная продуктивность маточного стада может быть достигнута без абляции глазного стебля с помощью хозяйственных вмешательств, включая предварительную подготовку к созреванию, увеличение плотности посадки и/или изменение соотношения полов (Zacarias et al., 2019). Испытания, проведенные с использованием этих методов, показали, что быстрое созревание и повторное созревание неаблатированных самок P. vannamei может быть достигнуто при сохранении аналогичных уровней производства яйцеклеток/науплиев по сравнению с аблатированными самками (Zacarias et al., 2019; Zacarias et al., 2021). Кроме того, предполагается, что генетический фон играет роль в производстве без абляции глазного стебля. Следовательно, абляция глазных стеблей может больше не требоваться, что стало бы важным шагом к улучшению благополучия животных. Например, есть несколько регулярных центров созревания в Центральной и Латинской Америке (Бразилия, Колумбия, Эквадор и Мексика) и Азии (Таиланд), которые больше не используют абляцию глазного стебля (Patrick Sorgeloos, 2020. Личное сообщение; Robsons McIntosh, 2020. Личное сообщение). Для поддержки поэтапного отказа от такой практики дальнейшие исследования по количественной оценке компромиссов как с производственной, так и с экономической точек зрения были бы очень полезны для индустрии.

2.2 Болезни и механизмы стресс-иммунитета у фермерских тропических Penaeidae

Болезни остаются ключевым ограничивающим фактором для устойчивого производства продуктов питания из аквакультуры ракообразных и промысла. На момент написания статьи 10 из 11 болезней, перечисленных для ракообразных Всемирной организацией по охране здоровья животных¹, поражают аквакультуру креветок Penaeidae (перечислены в Таблице 2). Вирусные (IHHNV, TSV, WSSV, YHV) патогены доминировали в серии разрушительных вспышек заболеваний по всей Азии в 1980-х и 1990-х годах, в то время как бактериальные (Vibrio parahaemolyticus) и грибковые (Enterocytozoon hepatopenaei) патогены появились в 2000-х и 2010-х годах (Thitamadee et al., 2016; Shinn et al., 2018; de Souza Valente and Wan, 2021). Значительные финансовые потери возникают из-за высоких показателей смертности, до 100% в течение нескольких дней-недель во многих случаях, а выжившие креветки обычно имеют задержку в росте и деформации, что приводит к высоким уровням отходов (некоторые особенности перечислены в Таблице 2).

Таблица 2  Отмеченные инфекционные болезни и синдромы культивируемых креветок Penaeidae.

2.2.1 Биологические защиты

Для предотвращения распространения болезней и управления ими в аквакультуре десятиногих ракообразных были предприняты обширные усилия по характеристике их биологических защит (Bachère, 2000; Tassanakajon et al., 2018; Gong and Zhang, 2021). Проще говоря, врожденный иммунитет разделен на три категории защиты (Рисунок 1): физические барьеры (1), клеточные реакции, осуществляемые гемоцитами (2), и гуморальные факторы, вырабатываемые различными тканями, которые распознают, обездвиживают и убивают патогены (3). Далее следует краткое изложение основных особенностей врожденного иммунитета десятиногих ракообразных – цитируемые статьи содержат более подробную информацию по этим темам.

Рисунок 1  Защитные механизмы врожденного иммунитета креветок Penaeidae от инфекционных заболеваний. Если возбудители болезней обходят физико-химические барьеры, их лиганды (патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, PAMPs) перехватываются рецепторами распознавания патогенов (PRRs), свободно растворенными в гемолимфе или расположенными на поверхности плазматических мембран гемоцитов. Такое распознавание запускает множество иммунных каскадов, включая поглощение патогенов (фагоцитоз), инкапсуляцию патогенов – узелки для множества микроорганизмов и капсулы для более крупных паразитов – и высвобождение внеклеточных хроматиновых ловушек (ETosis). Бактерии, грибы и вирусы атакуются напрямую серией бактериостатических и бактерицидных факторов (например, лизоцимом, лектинами) и косвенно токсичными побочными продуктами и промежуточными соединениями меланогенеза (через активацию каскада прополофенолоксидазы (proPO)). Существует значительное взаимодействие между клеточными и гуморальными защитными механизмами (указано черной стрелкой), например, гелеобразование/свертывание гемолимфы.

Физические (1). Возбудителям болезней необходимо проникнуть в хозяина для выживания, размножения и, иногда, завершения своего жизненного цикла. Панцирь Penaeidae представляет собой важный биологический барьер – слои кутикулы, сформированные из хитиновых полимеров, упрочняются за счет добавления солей кальция (внешняя поверхность > эпикутикула > экзокутикула > эндокутикула > эпидермис > гемоцель > органы). Экзоскелет ограничивает большинство патогенов – некоторые грибы и оомицеты являются исключениями – несколькими точками входа (Coates et al., 2022); желудочно-кишечной, репродуктивной и дыхательной системами, а также нефрокомплексом (т.е. антеннальной железой) (De Gryse et al., 2020; Liu et al., 2021). Например, Qi et al. (2017) подчеркнули важность кишечного барьера в антибиозе креветок и вибрионов. Авторы исследовали транскриптом кишечника P. vannamei, инфицированной возбудителем синдрома острого гепатопанкреатического некроза (AHPNS), а именно V. parahaemolyticus, и выявили около 2500 генов с повышенной экспрессией, участвующих в иммунитете и клеточной реструктуризации, например, распознавании патогенов, активности фенолоксидазы, антимикробных пептидах.

Клеточные (2). Если физико-химические барьеры не срабатывают, гетерогенная популяция циркулирующих иммунных клеток, называемых гемоцитами (гранулярные, полугранулярные и гиалиновые клетки), может перехватывать патогенных захватчиков (обзор Johansson et al., 2000). Гемоциты ракообразных осуществляют надзор за тканями и распознают углеводно-липидные комплексы «не-своего», покрывающие поверхности микробов; β-глюканы и маннаны для грибов (Vargas-Albores and Yepiz-Plascencia, 2000; Yepiz-Plascencia et al., 2000), липополисахариды (эндотоксины) и липотейхоевые кислоты для грамотрицательных и грамположительных бактерий (Phupet et al., 2018), соответственно. В зависимости от размера патогена (микро- против макро-), количества присутствующих захватчиков и ткани-мишени, гемоциты реагируют несколькими хорошо изученными способами (Рисунок 1).

•         Фагоцитоз – непосредственное поглощение микробной мишени в цитоплазму и последующее разрушение с помощью лизиса, осуществляемого в основном ферментами (обзор Liu et al., 2020).

•         Дегрануляция – высвобождение (внеклеточная секреция) гранул, полученных из цитоплазмы, содержащих смесь противоинфекционных факторов, включая антимикробные пептиды, адгезивные вещества и компоненты каскада фенолоксидазы (Smith and Söderhäll, 1983). Дегрануляция предшествует образованию узелков/капсул.

•         Образование узелков – клеточные агрегаты, состоящие из множества микробов (обычно бактерий или дрожжеподобных клеток), гемоцитов хозяина и меланотических остатков. Такие узелки обычно локализуются в определенных тканях, таких как гепатопанкреас и жабры (Smith and Ratcliffe, 1980; Davies et al., 2020).

•         Инкапсуляция – «отгораживание» или «покрытие» микробов, микроэукариот, паразитоидов (слишком крупных для фагоцитоза) и поврежденных тканей хозяина многослойными оболочками из гемоцитов. После формирования нескольких слоев гемоцитов для покрытия капсулы используется меланин (van de Braak et al., 2002; Costa et al., 2009).

•         Высвобождение внеклеточных ловушек (ETosis) – выброс деконденсированного хроматина, встроенного в белковые факторы. Микробы попадают в «хроматиновую сеть» и становятся уязвимыми для множества биоцидных агентов, включая пептиды, полученные из гистонов, и продукты пероксидазы (Ng et al., 2013; Robb et al., 2014).

Гуморальные (3). Существует значительная координация и взаимодействие между так называемыми клеточными и гуморальными иммунными реакциями у десятиногих ракообразных – восстановление ран, образование сгустков (гемостаз) и активация прополофенолоксидазы являются ключевыми примерами (Fontaine and Lightner, 1973; Söderhäll and Smith, 1983; Maningas et al., 2013). Множество ферментативных и неферментативных факторов, включая агглютинины, лизины, цитокиноподобные молекулы и антимикробные пептиды (например, крустины; Bartlett et al., 2002), обнаружены в гемолимфе десятиногих ракообразных. Многие из них происходят из гемоцитов (например, компоненты пути свертывания), в то время как другие конститутивно высвобождаются различными типами тканей, включая гепатопанкреас, а остальные являются острофазовыми (Smith and Chisholm, 1992; Suleiman et al., 2017; Tassanakajon et al., 2018). Возможно, наиболее узнаваемой реакцией является образование черно-коричневого пигмента меланина в результате активности фенолоксидазы. Сам меланин является бактериостатическим и вирусостатическим, тогда как побочные продукты, образующиеся при его биогенезе (например, кислородные радикалы), высокотоксичны (Cerenius et al., 2010; Coates and Talbot, 2018). Множество ферментов – лакказа, тирозиназа, катехолоксидаза и гемоцианин – способны катализировать превращение простых фенолов в хиноны, которые затем образуют меланин (Coates and Costa-Paiva, 2020). Эти ферменты обычно collectively называют фенолоксидазами и они проявляют множественные иммунные свойства (Cerenius and Söderhäll, 2021).

2.3 Экологические и биологические условия во время выращивания: ось здоровье-стресс-болезнь в прудах

Здоровье фермерской рыбы неразрывно связано с ее благополучием (Segner et al., 2012), и, что неудивительно, это также справедливо для десятиногих ракообразных, таких как креветки Penaeidae, что проиллюстрировано треугольником болезней на Рисунке 2. По-прежнему существует дефицит в отношении индикаторов благополучия или стандартизированных референсных интервалов для мониторинга Penaeidae в неволе, частично потому, что сложно определить, что constitutes здоровую креветку (Coates and Söderhäll, 2021). Недавние усилия были направлены на изучение микробиома кишечника как средства измерения «здоровых» Penaeidae, включая иммунную активность (Li et al., 2018; Holt et al., 2021). Неудивительно, что резидентные микробы тканей Penaeidae связаны с исходами заболеваний и здоровья – состав, разнообразие и баланс между патобионтами и симбионтами.

Рисунок 2  Треугольник болезней в контексте благополучия Penaeidae (в пруду). Рост и содержание креветок в условиях культивирования создают ряд проблем для здоровья и благополучия креветок. Восприимчивые хозяева в сочетании с вирулентными патогенами и неблагоприятными условиями окружающей среды способствуют вспышкам заболеваний. Присутствие иммуномодулирующих ксенобиотиков, колеблющиеся абиотические факторы, приводящие к гипоксии, гиперкапнии или ацидозу, могут склонить чашу весов в пользу патогена(ов). HABs, вредоносные цветения водорослей; N, азот; P, фосфат.

Острые, подострые, продолжительные и хронические колебания абиотических факторов в прудах – температуры (Cheng et al., 2005; Rahman et al., 2006), pH (Gunalan et al., 2010), солености (Li et al., 2008), нитритов (Tseng and Chen, 2004) и гипоксии/гиперкапнии (Burgents et al., 2005) – влияют на восприимчивость десятиногих ракообразных к болезням. Острый стресс может стимулировать иммунную систему и обычно оказывает преходящее воздействие на хозяина, иногда способствуя повышению устойчивости к последующему воздействию. Продолжительный стресс от одного или нескольких источников (химических или физических) может привести к изменениям метаболизма, иммунной дисфункции и ухудшению здоровья. Дисбаланс растворенного кислорода и углекислого газа в воде (гипоксия и гиперкапния, соответственно) может привести к дистоксии тканей и накоплению лактата – переходу на субоптимальный гликолитический метаболизм вместо окислительного фосфорилирования. Температура, pH и содержание растворенных газов неразрывно связаны. Поскольку Penaeidae являются эктотермами, экстремальные температуры за пределами их толерантного диапазона могут оказывать глубокое влияние на общую физиологию. Косвенно, более высокая температура воды удерживает меньше O₂, а повышенное pCO₂ в воде приводит к ацидозу. CO₂ также может связываться с H₂O в гемолимфе с образованием H₂CO₃ (угольной кислоты) (обзор Coates and Söderhäll, 2021; Millard et al., 2021).

С биологической точки зрения, одним из ключевых вопросов как для благополучия, так и для производства является влияние плотности посадки. По этой причине существует множество исследований, оценивающих влияние плотности посадки на P. vannamei на разных жизненных стадиях (Froes et al., 2013; Wasielesky et al., 2013; Esparza-Leal et al., 2015) и в различных производственных системах (Cuvin-Aralar et al., 2009; Wasielesky et al., 2013; Durairaj et al., 2018). Хотя большинство этих исследований были сосредоточены на воздействии с производственной точки зрения, доступны некоторые исследования о влиянии плотности посадки на поведение P. vannamei (da Costa et al., 2016; Bardera et al., 2021). Результаты da Costa et al. (2016) показали, что в условиях аквариума плотность посадки влияет на поведение ювенильных P. vannamei и существует оптимальная плотность животных, которая способствует таким поведенческим проявлениям, как «поиск» и «кормление». Сообщалось о доминантных иерархиях, и результаты показали, что по крайней мере на ювенильной стадии более высокие плотности (около 25 ювенильных особей на м² по сравнению с 6 и 12 ювенильными особями на м²) максимизируют кормовое поведение, минимизируя при этом эффекты доминирования. Однако перенос таких наблюдений на реальные производственные системы затруднителен, поэтому исследования в реальных производственных системах в основном основаны на производственных показателях. В этом смысле влияние плотности посадки в связи с температурой было смоделировано, и данные указывают на важность адаптации плотности посадки в зависимости от производственной системы и температуры, поскольку даже незначительные различия в температуре могут приводить к значительным различиям в росте и, соответственно, прибыли (Villanueva et al., 2013; Araneda et al., 2020).

Таким образом, трудно рекомендовать единые значения для основных биологических факторов, поскольку они сильно зависят от жизненной стадии, конкретной производственной системы (иногда связанной с разными регионами) и экологических условий, в которых находятся животные. Однако стандартизированные методы управления хозяйством (включая обращение с животными), стабильные условия в прудах/баках (например, параметры качества воды, остающиеся в идеальном диапазоне, достаточное пространство для роста креветок, наличие естественного корма и полезных микробных сообществ) и регулярные проверки здоровья необходимы для избежания стресса, гибели и финансовых потерь.

3.1 Современное состояние физиологических биомаркеров

У десятиногих ракообразных, как и у позвоночных, нарушения в пищевом, экологическом доменах и домене здоровья могут приводить к аллостатической перегрузке (Freire et al., 2020). Аллостаз, определяемый как адаптивный процесс активного поддержания стабильности через изменения (Sterling and Eyer, 1988), актуален при попытке установления референсных физиологических интервалов. В этом смысле физиологические реакции, которые можно измерить и которые связаны с гомеостазом и аллостазом, могут быть релевантными прямыми индикаторами благополучия. Концепция использования физиологических показателей в качестве индикаторов благополучия особенно актуальна для водных видов, где оценка поведения, боли и страданий не является легкой или невозможна из-за отсутствия знаний (Jerez-Cepa and Ruiz-Jarabo, 2021). Для этих видов физиологическая основа базируется на том факте, что ряд физиологических параметров выйдет за пределы их аллостатического диапазона (перегрузка). Эти изменения должны быть связаны с различными типами и степенью стресса, который испытывают животные. Десятиногие ракообразные, как и любой другой организм, реагируют на стрессоры, запуская стресс-ответ, который включает поведенческие и физиологические изменения на множестве биологических уровней. Концепция поиска подходящих биомаркеров, которые можно применять в контексте благополучия десятиногих ракообразных, упоминалась в нескольких исследованиях (Rosas et al., 2004; Ciaramella et al., 2014; D’Agaro et al., 2014; Wang et al., 2014; Albalat et al., 2019). Однако мало доказательств того, что были предприняты скоординированные усилия по установлению гематологических биомаркеров или референсных интервалов для десятиногих ракообразных, в частности Penaeus spp., в неволе или при культивировании. Tu et al. (2010) апробировали некоторые показатели – например, активность глутатион-S-трансферазы, пероксидазы и каталазы – на производственных участках P. monodon в дельте реки Меконг (Вьетнам) и смогли различить животных, выращенных в интенсивных системах, от животных, выращенных в интегрированных системах. Создание набора биомаркеров для десятиногих ракообразных не является простым делом, поскольку рутинные показатели, такие как количество клеток (гемоцитов), уровень белка или активность ферментов гемолимфы (например, лизоцима, фенолоксидазы), могут колебаться в зависимости от сезона (Hauton et al., 1997), цикла линьки (межлинька, предлинька, постлинька; Liu et al., 2004) или даже лунных фаз (Bautista-Covarrubias et al., 2020).

Rodríguez and Le Moullac (2000) рассмотрели меры контроля здоровья креветок Penaeidae и указали 120 мг [белка]·мл⁻¹ [гемолимфы] для выращенных в лаборатории ювенильных особей P. vannamei. Возможно, некоторое вдохновение можно почерпнуть у морского беспозвоночного, часто ошибочно идентифицируемого как десятиногий ракообразный, – атлантического мечехвоста Limulus polyphemus. Мечехвосты высоко ценятся из-за чувствительного набора для обнаружения эндотоксинов (Limulus Amebocyte Lysate), получаемого из клеточной фракции их крови (гемолимфы), который заменяет тест на пирогенность у кроликов в фармацевтике и разработке вакцин (Krisfalusi-Gannon et al., 2018). Из-за этой коммерческой чувствительности были предложены референсные интервалы для содержащихся в неволе L. polyphemus ex situ (Smith et al., 2002) и свободно перемещающихся особей in situ (Arnold et al., 2021). Поскольку мечехвосты страдают от синдрома дефицита белка в неволе (Smith and Berkson, 2005), приемлемый диапазон считается ~34–112 мг [белка]·мл⁻¹ [гемолимфы] – при этом большая часть растворимого белка состоит из гемоцианина (>90%; Coates et al., 2012). Гемоцианин составляет >60% белка гемолимфы у большинства изученных на сегодняшний день десятиногих ракообразных (например, Nephrops norvegicus, Coates and Nairn, 2013). Среди многочисленных клеточных и биохимических индикаторов, предлагаемых в литературе, общий уровень белка и количество гемоцитов представляют собой наиболее вероятных кандидатов, наряду с уровнем лактата, в качестве индикаторов «благополучия» или «здоровья» для десятиногих ракообразных. Эти процедуры являются инвазивными, но не летальными в умелых руках. Некоторые такие показатели использовались в попытке распутать «стресс, связанный с содержанием в неволе» у крабов (например, Cancer pagurus; Johnson et al., 2016) и омаров (например, Homarus gammarus, Basti et al., 2010; Albalat et al., 2019). Оценка биохимических параметров гемолимфы апробировалась с использованием автоматических анализаторов (гемоциты) и портативных рефрактометров, например, у речных раков (Astacus leptodactylus) и омаров (H. americanus) (Sepici-Dinçel et al., 2013; Wang and McGaw, 2014).

Индекс состояния/благополучия, основанный как на внешнем виде, так и на поведении (например, «активность»), разработанный Albalat et al. (2017) для выловленных тралом омаров N. norvegicus, в сочетании с одним или несколькими показателями гемолимфы, стал бы значительным шагом вперед.

3.2 Операциональные индикаторы благополучия (OWIs): индивидуальные и групповые, прямые и косвенные, инвазивные и неинвазивные

Если фермеры хотят выявлять проблемы благополучия во время выращивания ракообразных, они должны иметь хорошие, практически применимые операциональные индикаторы благополучия (OWIs), которые могут быть количественно измерены персоналом на фермах. OWIs должны быть видоспецифичными и специфичными для жизненной стадии, минимально инвазивными, соответствовать цели (для производственных систем и операций) и быть надежными. В Таблице 3 мы предлагаем список положительных и отрицательных факторов выживания и ситуационных факторов, которые следует наблюдать на основе рамки 5 доменов, предложенной Mellor and Reid (1994), и на основе мер, применимых к животным (результаты) и ресурсам (входные параметры), применимых к благополучию ракообразных.

Таблица 3  Список отрицательных и положительных факторов выживания и ситуационных факторов, которые следует наблюдать для разработки наилучших операциональных индикаторов благополучия (OWIs) для вида на основе рамки 5 доменов (адаптировано от Mellor and Reid, 1994 для ракообразных).

Каждый из факторов риска и стрессоров в течение жизненного цикла фермерских ракообразных может быть оценен с помощью индикатора благополучия, тесно связанного с исходным стрессором. Например, резкое или неожиданное изменение температуры воды (стрессор) может привести к изменению уровня аппетита у фермерских ракообразных. Мониторинг и оценка кормовых реакций является распространенным OWI, потенциально связанным с экологическим стрессором (Martins et al., 2012). Мониторинг животных и экологических параметров в реальном времени является ключевым для выявления проблем благополучия, связанных с окружающей средой.

Чтобы иметь возможность измерять различные домены благополучия, мы представляем в Таблице 4 список потенциальных прямых (связанных с животными) и косвенных (основанных на среде) индикаторов благополучия для P. vannamei, которые также могут быть использованы для других десятиногих ракообразных по мере необходимости. Прямые индивидуальные OWIs включают как физические параметры здоровья и физиологические параметры, так и поведенческие показатели. С другой стороны, косвенные или основанные на ресурсах показатели включают экологические параметры, связанные с качеством воды, процедуры управления хозяйством, тип корма и другие меры, такие как присутствие хищников или конструкция вольеров и доступ к субстрату (например, обогащение среды, такое как цвет фона баков, использование укрытий и субстратов или различные методы кормления).

Таблица 4  Список потенциальных OWIs для измерения при оценке благополучия и их использование в качестве метода поддержки принятия решений. Инвазивные OWIs отмечены звездочкой ().

OWIs должны использоваться на разных уровнях в зависимости от интенсивности необходимого вмешательства (Noble et al., 2018). OWIs на первичном уровне оценки включают экологические параметры, визуальные наблюдения (поведение и внешний вид) и внезапные изменения в связи с ними. Когда этого недостаточно для оценки статуса благополучия животных, необходимо перейти ко вторичному уровню оценки и использовать более инвазивные OWIs, связанные с обращением и лабораторными исследованиями (обозначены оранжевым в Таблице 4), которые требуют физического манипулирования животными (индекс активности или визуальная оценка повреждений или болезней). Если проблема благополучия не решается, следующим этапом будет третичный уровень оценки, где требуется взятие проб крови и тканей (для этой процедуры рекомендуется использование анестетиков) и проведение более детального анализа: ПЦР для диагностики заболеваний, гистопатология, взятие проб гемолимфы для оценки стрессовых параметров или другие методы: оценка поведения в контролируемых условиях и т.д.

3.3 Другие перспективные операциональные индикаторы благополучия

Биосенсоры, регистраторы данных и системы раннего предупреждения являются дешевыми, удобными для пользователя, неинвазивными методами раннего обнаружения критических изменений в условиях выращивания. Это могут быть автоматические системы для поведенческих наблюдений или датчики качества воды (Barreto et al., 2022). С использованием искусственного интеллекта (AI) и методов машинного обучения мониторинг экологических параметров и поведения может выполняться автоматически, а процесс принятия решений становится более точным (O'Donncha et al., 2021) и автономным. Эти методы точного земледелия (PF) разрабатываются для костистых рыб и моллюсков с доказанным успехом. В креветководстве существуют примеры систем мониторинга для автоматической регистрации изменений физико-химических параметров воды, обрабатываемых с использованием AI (Borquez-Lopez et al., 2016). Однако модели AI могли бы, например, идентифицировать некоторые из OWIs, основанных на животных, у P. vannamei, такие как меланоз тела, повреждение антенн и глаз, а также могли бы контролировать их поведение и оценивать возможные факторы риска на основе индивидуального и группового поведения, взаимодействия со средой и социального поведения (агрессия, агрегация, кормовые реакции и т.д.) (Huang et al., 2019).

Использование быстрого тестирования на месте для диагностики заболеваний является еще одним перспективным инструментом для здоровья и благополучия. В целом, в аквакультурных системах смертность животных является результатом сложных взаимодействий между генетическим фоном, условиями окружающей среды, стрессом и оппортунистическими патогенами, что делает большинство лабораторных подходов субоптимальными. Тестирование на месте позволяет получить физиологические и поведенческие реакции на реальные условия окружающей среды и оценить их благополучие в отношении этих реакций (Barreto et al., 2022). Некоторые из этих диагностик на месте являются дешевыми и доступными бумажными диагностическими тестами, широко используемыми для здоровья человека (Hu et al., 2014) и недавно перенесенными в рыбоводство². Другими достижениями в области индикаторов благополучия являются разработка диагностических технологий на основе смартфонов (Rateni et al., 2017), а также приложений для смартфонов для визуальной диагностики и использования облачных метаданных³.

Важность содействия позитивному благополучию и необходимость предлагать более естественные среды для культивируемых животных возросла в последние годы. Использование обогащения среды (EE) для повышения сложности окружающей среды, например, укрытий, баков различных цветов и форм, потоков и режимов естественного освещения, живого кормления или методов кормления, имитирующих их естественное поведение, имеет решающее значение для содействия социальному взаимодействию, предотвращения дезадаптивного поведения и снижения стресса, связанного с условиями содержания в неволе (Arechavala-Lopez et al., 2021). У десятиногих ракообразных, как и у рыб и других фермерских позвоночных, использование EE может быть использовано для улучшения их статуса благополучия. EE может быть разработано на основе температурных градиентов (поведенческая профилактика) на основе термических предпочтений и связанных с их внутренними эмоциональными состояниями (Rey et al., 2015). Другие структурные EE уже используются для P. vannamei, такие как темный цвет фона баков или круглая форма, о чем упоминалось ранее.

3.4 Существующие стандарты аквакультуры, применяемые к практике выращивания P. vannamei: пробелы в индикаторах благополучия

Для выращивания десятиногих ракообразных и, в частности, для креветководства Penaeidae, ключевыми факторами, которые необходимо идентифицировать и при необходимости пересмотреть, являются качество корма и методы его доставки, качество воды и поток, плотность посадки, методы транспортировки и количество транспортных операций в течение жизненного цикла креветок. Основные методы управления и вмешательства, которые следует учитывать, включают альтернативы абляции глазного стебля для маточного стада, сортировку ювенильных особей и лечение болезней вплоть до момента убоя. Таким образом, можно достичь хорошей оценки благополучия для каждого из потенциальных стрессоров, что приведет к улучшению методов управления хозяйством.

Большинство коммерческих стандартов аквакультуры креветок используют различные индикаторы благополучия, связанные с окружающей средой и здоровьем животных (входные параметры и показатели результатов). Некоторые используют 5-й домен о психическом статусе животных, который должен быть основным фактором, определяющим результат статуса благополучия животных (Таблица 3).

Например, Стандарт по креветкам Аквакультурного попечительского совета (ASC)⁴ уделяет большое внимание влиянию креветководства на биоразнообразие и воздействию на окружающую среду, а также использованию дикой рыбы в качестве ингредиента для корма. Фермы обязаны измерять параметры качества воды, а также контролировать болезни и отчитываться во время аудита. Использование антибиотиков ограничено, и их следует контролировать в водных системах. Социальные аспекты практик выращивания также включены. Однако, помимо рутинных проверок здоровья, не включены прямые показатели благополучия, основанные на животных, и целевые показатели. Не требуются морфологические, физиологические или поведенческие OWIs.

Другие стандарты, такие как Стандарт по креветкам Азиатского коллаборативного улучшения морепродуктов (ASIC)⁵ или Стандарты наилучших практик аквакультуры (BAP)⁶ для ферм по выращиванию костистых рыб и ракообразных, основаны на наилучших методах управления с очень общими рекомендациями относительно использования OWIs (плотность посадки, кормление, голодание, скучивание и осушение, качество воды, поведение и состояние, а также тестирование на вспышки заболеваний). Упоминаются гуманные методы убоя, но без конкретных деталей. Основные рассматриваемые вопросы – это экологические, социальные и вопросы безопасности пищевых продуктов (управление лекарственными средствами и химикатами, микробная санитария, гигиена, сбор урожая и транспортировка, биобезопасность и прослеживаемость). Требования ASIC к состоянию здоровья креветок ограничены соответствием существующим национальным стандартам, и плотность посадки должна регистрироваться для мониторинга и оценки количества побегов. Смертность должна регистрироваться, как и основные экологические параметры (температура, растворенный кислород, соленость и аммиак). BAP содержит краткий раздел о специфических для креветок стандартах, также связанных с управлением окружающей средой и сточными водами (водообмен), а также с безопасностью пищевых продуктов во время сбора урожая и транспортировки (например, использование растворов сульфитов в качестве антимеланотиков при сборе урожая). В нем также указывается максимальный предел биомассы на основе показателей эффективности для здоровья и выживаемости. BAP требует обучения персонала для обеспечения надлежащего уровня управления и осведомленности об этих стандартах.

В Азии также существуют местные государственные стандарты, которые затрагивают некоторые вопросы здоровья и благополучия и также фокусируются на индикаторах благополучия животных⁷. Эти стандарты содержат конкретную информацию о наилучших практиках и рекомендуемом диапазоне плотности посадки для различных систем культивирования. Однако рекомендации по благополучию животных по-прежнему очень общие, без указания конкретных OWIs, основанных на животных.

Таким образом, большинство распространенных стандартов для креветок по-прежнему используют очень мало OWIs, основанных на животных, и рекомендации очень общие, без указания диапазонов допусков или норм для наиболее распространенных параметров. Например, стандарты должны давать рекомендации по показателям выживаемости или смертности на различных этапах производства креветок. Кормление должно быть сосредоточено на питательных потребностях и наилучших методах кормления. Должны быть указаны максимальные сроки голодания, а также руководство по методам предотвращения скучивания и профилактике заболеваний и мониторингу соответствующих параметров. Должны быть предусмотрены правила по гуманным методам оглушения и убоя, использованию лекарственных средств и химикатов, а также стандарты обращения. Большинство этих параметров изучены, и в научной литературе достаточно знаний для использования в протоколах выращивания и стандартах. Наш обзор является примером объема знаний, существующих о креветководстве и методах смягчения последствий.

4.1 Современные научные доказательства разумности у десятиногих ракообразных

Разумность (сентиентность) может быть определена как способность чувствовать (Kirkwood, 2006) или, следуя определению Дарвина, «разумное животное – это животное, для которого чувства имеют значение» (Darwin, 1872). В контексте этого обзора мы более конкретно будем согласовываться с Комитетом по благополучию животных в Великобритании, который определил разумность как способность испытывать боль, страдание или вред, хотя, как указывают другие авторы, это определение не учитывает способность животных испытывать положительные чувства (Mellor and Beausoleil, 2015; Birch et al., 2021). В любом случае, способность живого организма испытывать такие чувства, как боль, требует определенного уровня осознанности и когнитивных способностей (Broom, 2019). До сих пор аргументы в поддержку мнения о том, что десятиногие ракообразные способны чувствовать боль, выдвигались некоторыми авторами (Conte et al., 2021; Passantino et al., 2021), в то время как другие поддерживают мнение, что доказательств в настоящее время недостаточно (Diggles, 2019).

Рамки для предоставления научных доказательств наличия боли у позвоночных были предложены и в целом согласованы в течение нескольких лет (Bateson, 1991). Перевод таких рамок для установления того, испытывают ли беспозвоночные боль, был представлен рядом авторов (Smith, 1991; Smith and Boyd, 1991; Birch et al., 2021) (Таблица 5).

Таблица 5  Примеры рамок, используемых для оценки научных доказательств разумности у животных.

При изучении исследований, проведенных на P. vannamei, современные доказательства разумности у десятиногих ракообразных в основном сосредоточены на том, что известно для крупных десятиногих ракообразных (крабов, омаров и речных раков), которые не включают виды Penaeidae. С «неврологической точки зрения», три нейропильных области (терминальные медуллы, гемиэллипсоидные тела и добавочные доли) являются кандидатами на роль высших интегративных центров (Sandeman and Harzsch, 2016). Терминальные медуллы и гемиэллипсоидные тела являются частью латерального протоцеребрума. Недавние исследования мозга десятиногих ракообразных (надглоточных ганглиев) (Strausfeld et al., 2020) указывают на наличие протоцеребральных центров у P. vannamei. Результаты иммуногистохимии показали наличие значительных латеральных протоцеребральных и оптических нейропилей и значительно уменьшенного центра, иммунореактивного к anti-DC0, местоположение которого соответствует грибовидному телу Stomatopoda и Caridea. Эта область, следовательно, содержит интегративный центр, связанный с гемиэллипсоидным телом (гомологом грибовидных тел насекомых), связанным с обучением и памятью.

С «когнитивной и поведенческой точки зрения», немногочисленные исследования, опубликованные на сегодняшний день по P. vannamei, были в основном сосредоточены на кормовом поведении, производственных практиках, таких как плотность посадки, и брачном поведении (Yano et al., 1988; Bardera et al., 2020; Bardera et al., 2021). Обзор Bardera et al. (2019) подчеркнул важность изучения поведения для выращивания/производства P. vannamei, но исследования по мотивационным компромиссам, гибкому самозащитному поведению в ответ на травму, угрозу и ассоциативному обучению, выходящему за рамки габитуации и сенситизации, в настоящее время отсутствуют. В этом отношении недавние исследования, проведенные для понимания антагонистического поведения у культивируемого плавающего краба (Portunus trituberculatus) (например, Su et al., 2021; Wu et al., 2021) и взаимодействия между поведением животных и производственными практиками (например, Zhang et al., 2021), подчеркивают важность учета поведенческих аспектов в производственных системах для десятиногих ракообразных.

Наконец, со «смешанной точки зрения», Taylor et al. (2004) исследовали роль местного анестетика (лидокаина) и коагулирующего агента в минимизации стрессовой реакции, вызванной абляцией глазного стебля у P. vannamei. Их результаты показывают, что применение анестетика значительно улучшает время начала кормления и плавательное поведение. С другой стороны, эффекты анестетиков (гвоздичное масло/эвгенол) также были исследованы на ряде десятиногих ракообразных, включая P. vannamei (Parodi et al., 2012; Wycoff et al., 2018; Becker et al., 2021). Результаты Wycoff et al. (2018) показывают, что P. vannamei очень чувствительна к стрессу, и поэтому измерения частоты сердечных сокращений, активности моторных нервов и активности сенсорных нервов были неубедительными или невозможными. Однако исследование показало, что животные становились вялыми в течение 2 минут и переставали реагировать на уколы хвоста в течение 6–12 минут при погружении в раствор с концентрацией эвгенола 200 ppm.

Поскольку количество исследований, безусловно, ограничено, особенно с когнитивной и поведенческой точек зрения, очевидно, что необходимы дальнейшие фундаментальные исследования в этой области. Однако, следуя «принципу предосторожности», базовое требование к определению текущих производственных практик с точки зрения благополучия животных является актуальным. В случае P. vannamei, спрос на повышение благополучия потенциально может быть обусловлен не только заинтересованными сторонами и схемами сертификации, но и потребителями в ключевых странах-импортерах, поскольку очень значительная часть этих животных продается на международном рынке. Поэтому в следующем разделе мы оцениваем ключевые проблемы, связанные с оглушением и убоем P. vannamei с точки зрения благополучия животных.

4.2 Практика оглушения и убоя P. vannamei

Отчасти из-за отсутствия в настоящее время защиты благополучия десятиногих ракообразных (см. Текущее законодательство, применимое к десятиногим ракообразным); методы сбора урожая, оглушения и убоя для этой группы в целом и P. vannamei в частности не регулируются и даже не стандартизированы. Прежде чем углубиться в детали, возможно, стоит указать, что в контексте этого обзора мы использовали терминологию Conte et al. (2021), согласно которой «оглушение» означает приведение животных в бессознательное состояние, и этот процесс может быть обратимым или необратимым (в последнем случае это следует рассматривать как «убой»). Методы оглушения и убоя, используемые для десятиногих ракообразных, разнообразны и включают холодовой шок на воздухе, во льду или ледяной суспензии, варку, ванны с пресной или соленой водой, наркоз углекислым газом, высокое давление, механическое рассечение или прокалывание нервной системы, расчленение и электрическое оглушение, как рассмотрено Conte et al. (2021). Разнообразие используемых методов отражает не только отсутствие законодательства, но и тот факт, что виды десятиногих ракообразных очень разнообразны по своей анатомии и физиологии. Десятиногие ракообразные содержатся и забиваются для разных целей, например, для научных исследований в отличие от производства продуктов питания, и в последнем случае может возникнуть дополнительная проблема обработки очень больших количеств животных, что справедливо для P. vannamei.

Требование использовать более гуманные методы убоя сейчас выдвигается правозащитными организациями, все чаще предписывается законодательными органами и правительствами в различных частях мира и в настоящее время обсуждается в Великобритании (см. Текущее законодательство, применимое к десятиногим ракообразным). Применительно к десятиногим ракообразным, большинство вышеупомянутых методов считаются негуманными Научной панелью по здоровью и благополучию животных Европейского союза (Группа по здоровью животных и благополучию животных Европейского агентства по стандартам безопасности пищевых продуктов, 2005), поскольку большинство из них требуют некоторого времени для воздействия и, следовательно, могут причинять страдания или стресс. Методы быстрой отправки, которые минимизируют возможность причинения страданий и стресса и, таким образом, улучшают благополучие, продолжают искать рыболовные хозяйства и аквакультурная индустрия ракообразных. В настоящее время нет опубликованной информации о коммерческой практике убоя креветок Penaeidae, и по этой причине трудно определить, применяются ли они правильно для минимизации предубойного стресса P. vannamei во время сбора урожая.

Предыдущее исследование показало, что использование ледяной суспензии на P. vannamei (считается наиболее часто используемым методом убоя) приводит к седации животных, сопровождающейся снижением сердечной функции в течение секунд (значительное снижение в течение 30 секунд) (Weineck et al., 2018). Несмотря на снижение частоты сердечных сокращений, особи совершали подергивания хвоста в течение 1 минуты при воздействии холодной воды и, что более важно, при переносе в теплую воду частота сердечных сокращений восстанавливалась, что указывает на обратимость оглушения. Таким образом, хотя ледяная суспензия оказалась быстрым методом оглушения, контроль времени и условий между оглушением и убоем на коммерческих фермах был бы очень важен с точки зрения благополучия. Что касается электрического оглушения, имеется несколько ссылок для крупных десятиногих ракообразных (Neil, 2010; Roth and Øines, 2010; Neil, 2012a; Roth and Grimsbø, 2013; Fregin and Bickmeyer, 2016; Roth and Grimsbø, 2016). Эти исследования показали эффективность электрооглушения в быстром приведении этих крупных десятиногих ракообразных в бессознательное состояние (в течение 1 секунды по данным) (Roth and Øines, 2010). Эффективность электрического оглушения у P. vannamei также была недавно оценена (Weineck et al., 2018) и была признана столь же эффективной, но менее последовательной, чем холодовое оглушение в ледяной суспензии.

Выбор метода убоя также повлияет на качество продукции после сбора урожая (Neil, 2012b), и исследование, проведенное на P. vannamei, показало, что использование ледяной суспензии более благоприятно для качества после сбора урожая, чем холодное хранение и чешуйчатый лед (Wang et al., 2014). Неправильный сбор урожая, оглушение и убой запускают острую стрессовую реакцию, которая может повлиять на начальный посмертный метаболизм и снизить свежесть продукта (Albalat et al., 2009; Gornik et al., 2010). Кроме того, другие последствия, связанные со стрессом, такие как обширная автотомия (отбрасывание части тела животным при угрозе), были зарегистрированы, когда крабы оглушались с использованием низкой напряженности электрического поля на всем теле (Roth and Øines, 2010) – эффект, не зарегистрированный при более высоких напряженностях электрического поля (Neil, 2010; Neil, 2012a). Почернение или развитие меланоза также могут быть затронуты, если метод оглушения/убоя вызывает повышение температуры (Albalat et al., 2022).

Страны, которые защищают десятиногих ракообразных или предоставляют им некоторую степень правовой защиты: Австралия, Австрия, Новая Зеландия и Норвегия. Италия и Великобритания имеют частичную защиту или рассматривают изменения в законодательстве (в Великобритании).

Австралия: В 2004 году Австралия приняла Австралийскую стратегию благополучия животных (AAWS), которая явно охватывала «всех разумных животных – то есть тех, кто способен испытывать страдания и удовольствие». Ракообразные защищены только в некоторых штатах и некоторыми положениями. Эти положения охватывают головоногих (Австралийская столичная территория) и ракообразных (Австралийская столичная территория и Новый Южный Уэльс – для потребления человеком; Виктория – взрослые десятиногие с 1997 года). Однако есть возможности для улучшения во многих областях, связанных с благополучием животных в целом, при этом Австралия занимает рейтинг D по индексу защиты животных⁸. Разумность животных все еще не признается на уровне Содружества.

Австрия: Австрийский закон о благополучии животных 2004 года⁹ защищает ракообразных в соответствии с национальными руководящими принципами по содержанию. Он получил оценку B по индексу защиты животных¹⁰.

Швейцария: Постановление о благополучии животных от 2008 года¹¹ защищает ракообразных во время убоя и транспортировки (требуется оглушение, и лед не допускается во время транспортировки).

Новая Зеландия: Закон о благополучии животных 1999 года¹² изменил определение Закона о защите животных Новой Зеландии (1960), включив в него крабов, омаров и речных раков.

Норвегия: Правовая защита десятиногих ракообразных в соответствии с Норвежским законом о благополучии животных (2010)¹³, включая умерщвление, ограничение и транспортировку.

Правительство Великобритании заказало отчет в 2021 году для оценки текущих доказательств статуса благополучия ракообразных и их потенциальной разумности (Birch et al., 2021). После отчета DEFRA внесла поправку в Закон о благополучии животных (о разумности), которая была одобрена в апреле 2022 года и теперь включает десятиногих ракообразных и головоногих моллюсков.

Другие страны, такие как Италия, имеют частичную защиту в некоторых провинциях/регионах, и с 2017 года ракообразные не могут содержаться на льду в ресторанных кухнях (все регионы) или вариться заживо (например, в провинции Реджо-Эмилия).

Несмотря на обширные знания о питательных потребностях ракообразных, физиологии стресса и иммунологии, а также контроле заболеваний, мало известно о некоторых ключевых параметрах, относящихся к пяти аспектам благополучия, применительно к креветкам Penaeidae, и некоторые из этих пробелов были выявлены в данном обзоре. Основные проблемы, стоящие сегодня перед аквакультурой креветок Penaeidae, таких как P. vannamei, по-прежнему основаны на улучшении наилучших методов управления (BMPs) с учетом различных регионов/систем выращивания, разработке видоспецифических Кодексов надлежащей практики аквакультуры (CAqP), важности обучения персонала посредством программ непрерывного профессионального развития (CPDs) и улучшении систем мониторинга как водной среды, так и поведения, здоровья и благополучия выращиваемых животных. Систематическая комплексная оценка благополучия, охватывающая все различные аспекты их выращивания и жизненного цикла вплоть до убоя, должна быть внедрена во всех аквакультурных системах для лучшего понимания основных потребностей этих организмов, снижения стрессоров, что минимизировало бы эффекты стрессовых реакций и улучшило продуктивность и качество конечного продукта. Развитие точного земледелия (PF) с мониторингом экологических параметров в реальном времени и возможностями системного моделирования и машинного обучения является шагом вперед для аквакультурных систем и решением многих проблем, связанных с благополучием/стрессом. Прямые и косвенные видоспецифические OWIs должны быть разработаны для всех десятиногих ракообразных, которые в настоящее время выращиваются, аналогично тем, что предложены в этом обзоре для P. vannamei. Позитивное благополучие с использованием обогащения среды и более совершенных и менее инвазивных методов управления должно продвигаться на всех жизненных стадиях и в методах управления, от маточного стада до методов убоя.

Понимание разумности у беспозвоночных важно с научной точки зрения и с точки зрения самих животных (Rowe, 2018). Более того, как указывает Birch (Birch et al., 2021), доказательства разумности у беспозвоночных имеют решающее значение с политической точки зрения. Например, в Европейском союзе десятиногие ракообразные не были включены в Директиву ЕС 2010/63/EU о защите животных, используемых в научных целях, ни в другие национальные директивы, такие как Закон о благополучии животных Великобритании 2006 года. Однако защита десятиногих ракообразных обсуждалась в течение ряда лет, поэтому возможно, что сфера действия текущих нормативных актов будет расширена на виды десятиногих ракообразных. Это уже произошло в ряде случаев, например, в Законе о благополучии животных Новой Зеландии (1999), который включает крабов, омаров и речных раков, в то время как в Норвегии законодательство включает всех десятиногих ракообразных, а также некоторых насекомых (медоносных пчел). Что касается использования видов десятиногих ракообразных в научных целях, опять же, хотя существуют различия в зависимости от страны и даже учреждения, требование этической экспертизы было твердо предложено (Rowe, 2018). Таким образом, необходимо развивать дальнейшие исследования, связанные с благополучием ракообразных, для информирования индустрии. Новое внимание к благополучию ракообразных следует рассматривать как возможность для развития отрасли и удовлетворения потребностей потребителей.

1. ^Всемирная организация по охране здоровья животных (OiE) 2022. Водные животные, Ракообразные. Доступно по адресу: https://www.oie.int/en/what-we-do/animal-health-and-welfare/animal-diseases/?_tax_animal=aquatics%2Ccrustaceans

2. ^https://www.globalseafood.org/advocate/investment-firm-paper-based-disease-test-kits/

3. ^https://www.innovationnewsnetwork.com/ensuring-fish-welfare-in-aquaculture-with-new-digital-app/12855/

4. ^https://www.asc-aqua.org/wp-content/uploads/2019/03/ASC-Shrimp-Standard_v1.1_Final.pdf

5. ^ASIC: http://www.asicollaborative.org/

6. ^BAP: https://bapcertification.org/blog/category/shrimp/

7. ^https://asean.org/wp-content/uploads/images/archive/AMAF%2033%20Standard%20on%20ASEAN%20Shrimp%20GAP.pdf

8. ^API: http://api.worldanimalprotection.org/sites/default/files/api_2020_-_australia.pdf

9. ^Федеральный закон о благополучии животных (Tierschutzgesetz - TSchG), Федеральный вестник законов I 2004/118

10. ^https://api.worldanimalprotection.org/sites/default/files/api_2020_-_austria_0.pdf

11. ^https://www.globalanimallaw.org/downloads/database/national/switzerland/TSchV-2008-EN-455.1-2011.pdf

12. ^https://www.legislation.govt.nz/act/public/1999/0142/latest/DLM49664.html

13. ^https://www.regjeringen.no/en/dokumenter/animal-welfare-act/id571188/#:~:text=The%20intention%20of%20this%20Act,welfare%20and%20respect%20for%20animals.&text=The%20Act%20applies%20to%20conditions,squid%2C%20octopi%20and%20honey%20bees

Albalat A, Zacarias S, Coates CJ, Neil DM and Planellas SR (2022) Welfare in Farmed Decapod Crustaceans, With Particular Reference to Penaeus vannamei. Front. Mar. Sci. 9:886024. doi: 10.3389/fmars.2022.886024

Перевод статьи «Welfare in Farmed Decapod Crustaceans, With Particular Reference toPenaeus vannamei» авторов Albalat A, Zacarias S, Coates CJ, Neil DM and Planellas SR., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: wikimedia