ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2007, том 47, № 3, с. 347-360
УДК 597.5852.591.1659146
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ РАЗМНОЖЕНИЯ ДВУХ ВИДОВ ТРОПИЧЕСКИХ РЫБ СЕМЕЙСТВА SCORPAENIDAE
© 2007 г. Д. А. Павлов*, Н. Г. Емельянова
Московский государственный университет * E-mail: dimi-pavlov@yandex.ru Поступила в редакцию 22.11.2006 г.
Описано строение мочеполовой системы, развитие ооцитов, морфология гамет и особенности эмбрионального развития у Scorpaenopsis possi и Sebastapistes cyanostigma (Scorpaenidae) из зал. Нячанг Южно-Китайского моря (Вьетнам). У самцов обоих видов парные семяпроводы впадают в передний дорсальный отдел гипертрофированного мочевого пузыря, в котором накапливается зрелая сперма. Продолжительность поступательных движений сперматозоидов, взятых из семенников и мочевого пузыря S. cyanostigma, составляет соответственно 5-6 и 12-15 мин после активации. Овулиро-вавшие ооциты у исследованных видов овальной формы, прозрачны, не содержат жировой капли и заключены в плавучую желеобразную массу. Осеменение яиц в природе, вероятно, внешнее. Эмбрионы S. cyanostigma вылупляются в более продвинутом морфологическом состоянии, чем зародыши Sc. possi. Особенности биологии размножения обсуждаются в связи с эволюцией живорождения в пределах семейства.
Семейство Scorpaenidae включает около 60 родов (от 310 до 330 видов), которые распространены как на мелководьях, так и на средних и больших (более 700 м) глубинах в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах (Nelson, 1984; Boehlert, Yamada, 1991; Love et al., 2002). Это преимущественно донные рыбы, обитающие в тропиках на коралловых рифах, в более высоких широтах на каменистых грунтах. Многие представители имеют ядовитые железы в основании колючих лучей плавников. Семейство представляет особый интерес в связи с эволюцией живорождения у костистых рыб: по имеющимся сведениям в 7 из 8 подсемейств рыбы, очевидно, обладают внешним осеменением, в то время как виды подсемейства Sebastinae характеризуются преимущественно внутренним осеменением. В этом подсемействе представители наименее филогенетически продвинутого рода Helicolenus выметывают во внешнюю среду или оплодотворенные яйца на этапах дробления и органогенеза, или эмбрионов на более продвинутых стадиях развития. В родах Sebas-ticus и Sebastes отмечено живорождение, у ряда видов сопровождающееся "матротрофным" развитием эмбрионов, получающих питательные вещества отчасти за счет организма матери (Boehlert, Yamada, 1991; Wourms, 1991).
Биология размножения ряда видов подсемейства Sebastinae (преимущественно рода Sebastes), имеющих значение для промышленного и любительского рыболовства, исследована сравнительно полно (см. обзор: Love et al., 2002). В то же время, для большинства видов, относящихся к
остальным подсемействам, такие данные отсутствуют.
Цель работы заключается в описании особенностей биологии размножения и эмбрионального развития двух видов подсемейства Scorpaeшnae, обитающих на коралловых рифах Индо-Паци-фики: Scorpaenopsis possi и Sebastapistes cyanostigma. Первый вид распространен от Красного моря и Восточной Африки до Маршалловых о-вов и о-ва Питкэрн, второй - от Красного моря и южной Африки до архипелага Рюкю на севере и о-вов Самоа и Австралии на юге. Особи последнего вида обитают среди ветвей кораллов родов Ро-сШорога, МШерога и Styllophora.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Исследования проводили в марте-апреле 2006 г. на базе Приморского отделения Российско-Вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра (г. Нячанг, Вьетнам). Половозрелых особей Sc. possi (14 экз.) и S. cyanostigma (17 экз.) отловили в марте в зал. Нячанг Южно-Китайского моря и в тот же день доставили живыми в лабораторию. Рыб содержали в бетонном бассейне объемом 3 м3 с проточной водой в садке из дели размером 80 х 80 х х 100 см при температуре 27°С.
Овулировавшие ооциты Sc. possi получали с помощью гормональной стимуляции созревания. В связи с отсутствием выраженного полового диморфизма инъецировали всех особей (как выяснилось впоследствии, среди рыб имелись только
2 самки). В качестве гормонального препарата использовали синтетический аналог гипоталами-ческого рилизинг-гормона лютеинизирующего гормона млекопитающих (люлиберина) - сурфа-гон в сочетании с нейролептиком эглонилом. Инъекции проводили в полость тела под грудным плавником. Препараты смешивали и вводили 2-кратно в дозах соответственно 8 и 20 мкг/кг сур-фагона и 8 и 15 мг/кг эглонила с интервалом между инъекциями 15 ч. Кладку икры, представляющую собой прозрачную округлую желеобразную массу (согласно терминологии, принятой в зарубежной литературе - "gelatinous matrix"), обнаружили в садке на поверхности воды через 22 ч после проведения разрешающей инъекции. Икру (n = 1260) осеменили спермой, полученной из измельченных семенников одного самца, а затем инкубировали в чашке Петри при температуре 25°C. Через 1-2 ч после осеменения долю дробящихся яиц определили под бинокулярным микроскопом. Она составила около 30%. Вторую кладку икры, отложенную другой самкой, обнаружили в садке и извлекли через 2.5 ч после первой. Среди неоплодотворенных икринок этой кладки (n ~ 1000) обнаружили два яйца на стадии 2 бла-стомеров, которые удалось отделить от желеобразной массы для последующей инкубации. Наличие дробящихся икринок свидетельствовало о том, что яйца, по меньшей мере, в течение 1 ч находились в воде и очевидно потеряли способность к оплодотворению. В связи с этим осеменения яиц второй кладки не проводили.
От 3 из 5 самок S. cyanostigma вскоре после доставки в лабораторию без проведения гормональных инъекций (путем отцеживания) была получена овулировавшая икра, окруженная желеобразной массой. При рассматривании икры под микроскопом обнаружили, что во всех яйцах (от 100 до 200 яиц от каждой самки) цитоплазма обособлена от желтка. Такое состояние обычно свидетельствует о том, что в яйцах прошла кортикальная реакция, и они потеряли способность к оплодотворению. Поэтому икру от двух самок не осеменяли. Икру от третьей самки (n = 150) поместили в морскую воду для просчета числа яиц и измерения их диаметра. Эту икру все же осеменили спермой одного самца после того, как икра находилась в морской воде в течение 65 мин. Доля оплодотворенных яиц составила 5%.
У обоих видов выживаемость яиц с нормально дробящимся бластодиском до момента вылупле-ния была близка к 100%. При содержании в чашках Петри предличинки Sc. possi и S. cyanostigma погибли соответственно через 5 и 28 ч после вы-лупления.
Подвижность активированных морской водой сперматозоидов у самцов обоих видов определяли с помощью системы для анализа изображения
(включающей микроскоп Nikon, видеокамеру и компьютер) посредством видеозаписи изображения в течение 1 с при периодичности 1 мин и его последующей обработки (Павлов, 2006). К неподвижным относили клетки со скоростью перемещения по реальной криволинейной траектории (VCL, curvilinear velocity) менее 5 мкм/с, что соответствует классификации, принятой Всемирной организацией здравоохранения и используемой для методов компьютерного анализа спермы рыб (Lahnsteiner et al., 1996; Павлов, 2006). Головки и жгутики сперматозоидов измеряли, анализируя кадры видеозаписи. Эмбриональное развитие прослежено на живом материале.
Биологический анализ включал определение: стандартной длины (SL) до конца чешуйного покрова, полной длины (TL) до заднего края хвостового плавника, массы тела (G), массы тела без внутренностей (Gj) и массы гонад (g). Гонады взвешивали с точностью до 0.0001 г. Размерный состав ооцитов Sc. possi определяли на живых клетках фрагмента яичника на VI стадии зрелости при измерении всех клеток диаметром не менее 50 мкм, находящихся в поле зрения микроскопа. Все промеры выполнены при использовании компьютерной программы "ImageJ".
Для гистологического исследования фрагменты яичников (на VI стадии зрелости) от двух особей каждого вида фиксировали в смеси Буэна. Дальнейшую обработку проводили общепринятыми методами (Роскин, Левинсон, 1957). Для электронной микроскопии зафиксированы ову-лировавшие ооциты и фрагменты семенников. Фиксацию проводили в смеси 2.5%-ного раствора глутарового альдегида и 2%-ного параформаль-дегида на фосфатном буфере при pH 7.4 с добавлением NaCl и сахарозы концентрацией соответственно 2.5 и 1.5%. Постфиксацию осуществляли в 1%-ном растворе четырехокиси осмия. Дальнейшую обработку для трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии проводили по общепринятым методам (Уикли, 1975).
РЕЗУЛЬТАТЫ Scorpaenopsis possi
Взрослые особи длиной 134-198 мм (рис. 1а) имеют разную интенсивность окраски (вентральная часть тела и грудные плавники у одних особей бледно-оранжевые, у других - ярко-малиновые) независимо от пола. Половой диморфизм практически отсутствует. Самцы обладают мочеполовой папиллой длиной до 3 мм. Самки, недавно отметавшие икру, отличаются от самцов незамкнутым генитальным отверстием. Биологические характеристики исследованных рыб приведены в табл.1.
Рис. 1. Половозрелые особи: а - Scorpaenopsispossi, TL 137 мм; б - Sebastapistes cyanostigma, TL 83 мм. Масштаб 10 мм.
Вскрытие самцов показало, что семенники чительном расстоянии от мочеполового отвер-имеют длину около 15 мм и расположены на зна- стия; короткие семяпроводы переходят на дор-
Таблица 1. Биологические показатели Scorpaenopsis possi
Пол TL, мм SL, мм G, г Gi, г g, г ГСИ, %
Самцы 164 ± 24 137 ± 24 1 07 ± 45 103 ± 43 0.089 ± 0.035 0. 1 1 ± 0.03
134-1 98(12) 110-1 7 8 (12) 51- 1 7 0(12 ) 49 - 160( 6 ) 0.044-0. 150(6) 0. 0 6 -0. 1 5(6)
Самки 163 133 93 87 0. 8 4 1 0 .97
160-165(2) 130 -135 ( 2 ) 88 - 9 8(2) 84-9 0 ( 2) 0. 800-0. 881 (2) 0. 8 9 -1. 0 5(2)
Примечание. Над чертой - среднее значение показателя и среднеквадратичное отклонение, под чертой - пределы варьирования показателя, в скобках - число особей. ГСИ - гонадосоматический индекс: g/Gl х 100, где g - масса гонад, Gl - масса тела без внутренностей.
3 - мочеточник, 4 - яичник. Масштаб 10 мм.
сальную поверхность переднего отдела мочевого пузыря, а затем впадают в него (рис. 2а, 26). Длина свободной части сем
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.