Ультразвуковая технология произвела революцию в управлении аквакультурой, позволив неинвазивно, быстро и точно определять пол и оценивать зрелость гонад у рыб. В этой статье рассматриваются принципы, методологии и практическое применение ультразвуковой диагностики рыб (ультразвуковое исследование рыб, ультразвуковая диагностика рыб) в Австралии, Великобритании и Новой Зеландии, подчеркивая ее преобразующую роль в устойчивой аквакультуре.
Пол и степень зрелости гонад у диких и разводимых рыб напрямую влияют на структуру популяции, репродуктивную эффективность и экономическую выгоду отрасли. Традиционные методы оценки зрелости гонад включают анатомическое наблюдение, определение гонадного индекса (ГСИ), определение уровня гормонов и т. д. Несмотря на свою точность, они имеют недостатки, такие как высокая инвазивность, длительность и трудоемкость, а также сложность повторного использования. Технология ультразвуковой визуализации позволяет проводить сканирование тела рыбы в режиме реального времени как в воде, так и вне ее. Анализируя эхо-характеристики тканей, она обеспечивает визуализацию морфологии и гемодинамики гонад, становясь важным неинвазивным инструментом мониторинга.
1. ПринципыУльтразвуковое исследование рыбТехнологии
ультразвуковые устройства для рыбИзлучают высокочастотные звуковые волны для визуализации внутренних органов, включая гонады. Различная плотность тканей между яичниками (содержащими развивающиеся ооциты) и яичками (однородные трубчатые структуры) создает уникальные эхогенные паттерны 16. Например:
Самки рыб: яичники выглядят как скопления мелких гипоэхогенных (темных) сферических структур, образованных заполненными жидкостью ооцитами.
У самцов рыб семенники имеют однородную гиперэхогенную (яркую) структуру с компактной, симметричной морфологией.
Современные системы на основе искусственного интеллекта автоматизируют анализ изображений, достигая точности определения пола более 97% за 0,03 секунды 5.
2. Операционный алгоритм оценки гонад
Шаг 1: Подготовка рыбы
Успокоить рыбу, чтобы минимизировать стресс и стабилизировать ее положение.
Для усиления ультразвукового контакта нанесите водорастворимый гель на вентральную область.
Шаг 2: Протокол сканирования
Расположите датчик параллельно боковой линии, позади жаберной крышки, чтобы получить поперечные срезы брюшной полости 213.
Определите ключевые ориентиры:
Желудок: служит ориентиром для определения местоположения гонад.
Яичники: Зрелые яичники заполняют брюшную полость (например, у лососевых) или располагаются дорсовентрально вблизи желудка (например, у более мелких видов, таких как тилапия).
Семенники: расположены рядом с плавательным пузырем, имеют однородную текстуру.
Шаг 3: Оценка степени зрелости
Морфологические критерии: диаметр ооцита (>50)μm указывает на готовность к нересту), гонадосоматический индекс (ГСИ = масса гонад/масса тела)× 100%) 13.
Молекулярные биомаркеры: анализ уровней экспрессии CYP19A1 (ароматаза) и Vtg (вителлогенин) методом количественной ПЦР для подтверждения результатов ультразвукового исследования.
3. Применение ультразвуковых аппаратов для измерения параметров рыбы в аквакультуре.
Водянка желудка: Ультразвуковое исследование показывает высокую корреляцию с индексом гонадотропного индекса (GSI) и уровнем гормонов. Взрослых особей можно быстро идентифицировать по пороговым значениям F3 и M3/M4, что снижает частоту частых операций.
Нильская тилапия: точность ультразвуковой идентификации достигла 95%, что значительно лучше, чем ручная визуальная сортировка (87%), но по-прежнему представляет собой сложную задачу для визуализации яичек особей размером менее 400 см. g.
Атлантический лосось: Применение ультразвука для мониторинга созревания самцов дикого и выращенного на фермах лосося позволяет сократить количество ненужных жертвоприношений и имеет широкое рекламное значение.
Китайский осетр: Путем сочетания ультразвуковых изображений с определением половых гормонов была определена половая зрелость особей в возрасте от 10 до 17 лет, что подтвердило потенциал применения ультразвука в защите редких видов рыб.
Реверсивная радужная форель: исследования подтвердили высокую эффективность ультразвукового исследования в оценке структуры гонад у особей с реверсивной формой гонад, что полезно для разведения отдельных самцов и самок.
Ультразвуковая диагностика продемонстрировала высокую точность и воспроизводимость в определении гонадальной зрелости и пола у рыб, однако ее применение по-прежнему ограничено следующими факторами:
4Глобальные исследования и приложения
Австралия
Австралийские исследователи разработали портативные ультразвуковые системы для разведения баррамунди (Lates calcarifer). Сопоставляя эхотекстуру яичников с уровнем эстрадиола в плазме, они достигли 95% точности в прогнозировании периодов нереста, оптимизируя графики работы рыбоводных хозяйств 13.
Великобритания
Великобритания'Университет Стерлинга интегрирует машинное обучение с ультразвуковой диагностикой для мониторинга созревания атлантического лосося (Salmo salar). Их модели искусственного интеллекта прогнозируют пол и стадии зрелости, используя изображения в B-режиме в реальном времени, что сокращает ручной труд на 70%⁵.
Новая Зеландия
В Новой Зеландии селекционное разведение королевского лосося (Oncorhynchus tshawytscha) с использованием ультразвукового контроля позволило улучшить соотношение самок и самцов в рыбоводных хозяйствах. Фермеры используют портативные устройства для идентификации.«высокоценный”самок на ранних стадиях развития, что повышает эффективность производства икры 6.
4. Преимущества перед традиционными методами
Неинвазивность: устраняет стресс и риски смертности, связанные с хирургическим определением пола 1.
Экономическая эффективность: снижает трудозатраты на 50% по сравнению с ручной биопсией гонад 5.
Масштабируемость: подходит как для небольших ферм (например, форелевых ферм в Великобритании), так и для промышленных предприятий (например, тунцеловных ферм в Австралии).
5. Вызовы и перспективы развития
Видоспецифическая калибровка: эхогенность гонад варьируется в зависимости от таксона (например, у сома и карпа), что требует применения специальных протоколов визуализации.
Автоматизация: новые платформы, такие как GreenFox'Сортировочные машины с поддержкой искусственного интеллекта обещают обрабатывать 3500 рыб в час с точностью 99%, что соответствует тенденциям Индустрии 4.0⁵.
Адаптация к изменению климата: исследователи из Новой Зеландии разрабатывают модели устойчивости к тепловому стрессу, используя данные о развитии гонад, полученные с помощью ультразвукового мониторинга.
Заключение
Технология ультразвуковой диагностики рыб (ультразвуковое исследование рыб, ультразвуковая диагностика рыб) меняет мировое рыбоводство, позволяя точно управлять репродуктивными циклами. Благодаря постоянным инновациям в области искусственного интеллекта и портативных устройств визуализации, такие страны, как Австралия, Великобритания и Новая Зеландия, возглавляют переход к устойчивому рыбоводству, основанному на данных.
Дата публикации: 20 июня 2025 г.