УДК 591.1:591.4:591.5
ПОЛОВОЕ СОЗРЕВАНИЕ И ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА КОРТИКОСТЕРОНА У ДВУХ ВИДОВ ЛЕСНЫХ ПОЛЕВОК (CLETHRIONOMYS, RODENTIA, CRICETIDAE) В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
© 2011 г. Л. Б. Кравченко1, Е. Л. Завьялов21, Н. С. Москвитина1
1 Томский государственный университет, Томск 634050, Россия e-mail: kravchenkolb@mail.ru 2 Институт систематики и экологии животных СО РАН, Новосибирск 630091, Россия e-mail: zavjalov@ngs.ru Поступила в редакцию 9.07.2010 г.
В условиях вивария выявлены различия механизмов регуляции воспроизводства у двух видов лесных полевок (Clethrionomys rutilus и Cl. rufocanus). У самцов сеголеток красно-серой полевки наиболее значимым "сигнальным" фактором для созревания является время рождения, тогда как плотность населения — фактор, значимый только для особей весенней генерации. Ежегодное полное исключение из воспроизводства у Cl. rufocanus сеголеток летней генерации сопряжено с ростом уровня кортикостерона. Такой механизм регуляции числа размножающихся особей у красной полевки отсутствует. На протяжении всего репродуктивного сезона животные этого вида отвечают на повышенную плотность популяции снижением скорости полового созревания животных. Закономерная связь между половым созреванием и степенью адренокортикальной активности у красной полевки не выявлена.
Ключевые слова: лесные полевки, половое созревание, репродуктивный потенциал, кортикостерон, плотность популяции.
Сезонное подавление репродуктивной функции описано у сеголеток многих видов грызунов. В качестве одной из возможных причин этого явления рассматривают стресс, вызванный повышенной плотностью популяции, когда возможности расселения животных исчерпаны (Шилов, 1977). Наряду с этим имеются примеры подавления репродуктивной функции сеголеток у грызунов под влиянием отрицательной социальной стимуляции, исходящей от родителей (Громов, 2000).
Известно, что два близких вида лесных полевок — красная (Clethrionomys rutilus Pall. 1779) и красно-серая (Cl. rufocanus Sund. 1846), совместно обитающие на значительной площади ареалов, отличаются особенностями пространственной структуры популяций и биотопическим распределением (Жигальский, Белан, 2006; Кошкина, 1957, 1967; Новиков, 1994; Ishibashi et al., 1998; Saitoh, 1995). Кроме того, имеются некоторые различия и в процессах воспроизводства этих видов. В частности, как было показано в работах, выполненных в разных точках ареала, красная полевка описывается как вид с высоким репродуктивным потенциалом (Кошкина, 1967; Кра-
вченко, 1999; Москвитина, Сучкова, 1974; Ревин, Вольперт, 1982). Беременные самки этого вида встречаются до конца августа, а участие в размножении сеголеток позднелетних генераций определяется плотностью популяции. Активное участие в воспроизводстве сеголеток летних генераций приводит к увеличению численности популяции. Красно-серую полевку относят к видам с низкой плодовитостью (Покровский, Большаков, 1979). В текущем году приступают к размножению сеголетки этой полевки только из первых весенних выводков (Капеко et а1., 1998).
Можно предположить, что особенности социальной организации и размножения красной и красно-серой полевок связаны с разными механизмами регуляции воспроизводства каждого из этих видов. Для проверки этого предположения в настоящей работе исследовали динамику полового созревания и изменчивость уровня кортикостерона у самцов красной и красно-серой полевок весенней и позднелетней генераций в разных условиях социального окружения после выхода из гнезда.
1522
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
С мая по август 2005—2009 гг. в окрестностях г. Томска проводили отловы красной и красно-серой полевок. Беременных самок помещали в виварий, где содержали индивидуально при естественных температуре и фотопериоде в стандартных пластиковых садках для лабораторных мышей размером 25 х 40 х 12 см. Родившихся от этих самок животных использовали в эксперименте.
В качестве корма использовали овес, корнеплоды и свежескошенную траву. Корм и воду давали в избытке. Клетки с беременными самками проверяли ежедневно в 9.00, чтобы установить время рождения детенышей. Через 20 дней после рождения детенышей (это возраст прекращения лактации и естественного расселения детенышей полевок) пометы делили на две равные группы. Полевок одних выводков рассаживали в индивидуальные садки (по 9 выводков каждого вида), имитируя расселение животных. Другие выводки полевок (12 — красно-серой и 15 — красной) продолжали содержать совместно с матерями, моделируя ситуацию высокой плотности и невозможность расселения с материнского участка. Размеры выводков у красно-серой полевки 5.0 ± 0.4 зверьков при индивидуальном содержании и 5.7 ± 0.4 при содержании в материнских выводках, у красной полевки 6.1 ± 0.8 и 5.7 ± 0.6, соответственно. Доля самцов в выводках при индивидуальном и групповом содержании 47.0 ± 5.3 и 47.8 ± 3.9%, соответственно, у первого вида и 63.6 ± 9.4 и 54.8 ± ± 5.9% — у второго. Ни по одному из показателей рассаженные и выращиваемые вместе пометы обоих видов достоверно не различались.
Часть животных (6 выводков красно-серой полевки и 7 — красной полевки) была взята для исследований в возрасте 20 дней, остальных детенышей содержали до сорокадневного возраста. Сроки тестирования животных были выбраны на основании имеющихся данных по рыжей полевке — систематически близкому виду. Было показано, что в возрасте от 25 до 40 дней сеголетки рыжей полевки проходят "точку бифуркации", когда сигналы внешней среды определяют пути дальнейшего развития: вступит ли животное в процесс размножения в данном году или воспроизводство будет отложено до следующего сезона (Оленев, 2009).
Для оценки динамики созревания сеголеток были использованы только самцы красной и красно-серой полевок. В возрасте 20 и 40 дней оценивали их массу тела как показатель процесса роста и массу семенников и наличие сперматогенеза в качестве показателей полового созревания. Сперматогенез диагностировали по наличию сперматозоидов в мазке из каудальной части эпи-дидимиса (Туликова, 1964). Всего для оценки динамики морфологических показателей было ис-
пользовано 55 самцов красно-серой и 52 самца красной полевки.
В 2008—2009 гг. оценивали состояние адрено-кортикальной функции по содержанию кортико-стерона в фекалиях животных (Герлинская и др., 1993; Завьялов и др., 2003; Колосова и др., 2008). Для сбора образцов фекалий животных в возрасте 20 и 40 дней помещали на чистую подстилку в индивидуальные садки с 10 до 12 ч утра. Выбор временного интервала был обусловлен тем, что повышение кортикостерона в фекалиях наблюдается не ранее чем через 3—4 ч после стрессирующего воздействия (в данном случае — помещение в чистый садок) (Герлинская и др., 1993; Завьялов и др., 2003). Всего проанализировано 164 пробы. Собранные фекалии были высушены до постоянного веса при температуре 25—30°C и хранились в сухом и темном месте при комнатной температуре до проведения анализа.
Содержание кортикостерона в фекалиях самцов исследуемых видов оценивали методом радиоиммунного анализа с использованием коммерческих антител фирмы Сигма (Sigma, Rabbit Anti-corticosterone) и меченого кортикостерона фирмы Амершам (Amersham labeled hormones, [1,2,6,7-H3]-Corticosterone). Предварительно высушенные фекалии измельчали в фарфоровой ступке и гомогенизировали в дистиллированной воде. Гомогенат фекалий с концентрацией 10 мг/мл центрифугировали в течение 15 мин при 3000 об/мин. Надосадочную жидкость переносили в чистую пробирку и хранили при —18°C. Затем водный су-пернатант экстрагировали диэтиловым эфиром. Экстракт выпаривали при 37°C в вакуумном шкафу, разводили в фосфатном буфере (pH 7.4) и далее использовали для радиоиммунного анализа, который проводили согласно протоколу для антител фирмы Сигма.
Степень влияния рассматриваемых факторов оценивали с помощью многофакторного дисперсионного анализа ANOVA. Для устранения межгодовых различий анализ уровня кортикостерона в фекалиях проводили по значениям остаточных дисперсий, полученных последовательным центрированием относительно года. Значения уровня кортикостерона, который у обоих видов имел асимметричное распределение, перед анализом логарифмировали для приведения к нормальному распределению. Для сравнения средних использовали LSD-тест (метод наименьшей достоверной разницы). Для сравнения долей применяли критерий х2. Уровень корреляции показателей оценивали линейным (r) коэффициентом Пирсона.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Известно, что полевки, родившиеся в первой и во второй половине лета, различаются по морфологическим и физиологическим показателям, а также по своей роли в популяции (Оленев, 2009).
32
28
а л
тел24
а с с а
^ 20
16
12
Л
/ /
/ т
/ Ль / /
с
20 40
Возраст, дней
20
18
а л
тел16
са с с а
14
12
20 40
Возраст, дней
-•—1
-А— 3
Рис. 1. Возрастная динамика массы тела у исследуемых видов: а — красно-серая полевка; б — красная полевка; 1 — животные весенней генерации, содержавшиеся выводками; 2 — животные весенней генерации, содержавшиеся индивидуально; 3 — животные летней генерации, содержавшиеся выводками; 4 — животные летней генерации, содержавшиеся индивидуально. Различающиеся значения средних (р < 0.05) обозначены разными буквами (красно-серая полевка) и цифрами (красная полевка).
а
а
а
В связи с этим животных, родившихся в мае-июне и июле-августе, рассматривали раздельно.
Многофакторный дисперсионный анализ влияния на выбранные морфологические показатели трех факторов - возраста животных, времени их рождения и условий содержания - выявил наличие видовой специфики. Масса тела самцов красно-серой полевки зависит от всех трех факторов СТ(169) = 97.2, р < 0.001; /(1.69)= 18.9, р < 0.001; ^(169) = 14.8, р < 0.001, соответственно), а также от совместного действия факторов возраста и условий (^(169) = 14.8, р < 0.001), возраста и сезона рождения (^(169) = 6.9, р < 0.01). В возрасте 20 дней у самцов этого вида отмечаются значимые сезонные различия массы тела. Так, особи весенней генерации в этом возрасте имеют массу тела 21.8 ± ± 0.84 г, что в полтора раза превышает (р < 0.001) аналогичный показател
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.