БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2012, № 1, с. 84-93
= ИХТИОЛОГИЯ
УДК 597.554.3
РОЛЬ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ В ФОРМИРОВАНИИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ У МОЛОДИ ПЛОТВЫ Rutilus rutilus (L.) (CYPRINIDAE)
© 2012 г. Ю. В. Герасимов*, Е. С. Смирнова*, Б. А. Лёвин*, **
*Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: gu@ibiw.yaroslavl.ru **Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071 Москва, Ленинский проспект, д. 33 Поступила в редакцию 19.01.2011 г.
Исследовано влияние тиреоидных гормонов на формирование поведенческих реакций у молоди плотвы. Потомство одной пары производителей, разделенное на три группы со стадии икры, содержали в различных средах: контрольной, с добавлением гормона и с добавлением вещества, блокирующего синтетическую активность щитовидной железы. Установлено, что у контрольных рыб и рыб с повышенным гормональным статусом наблюдается более зрелое поведение в отличие от рыб с пониженным гормональным статусом.
Ключевые слова: тиреоидные гормоны, поведение, Rutilus rutilus (L.).
ВВЕДЕНИЕ
Тиреоидные гормоны (ТГ) — одни из наиболее важных гормонов, функционирующих у рыб с самого раннего онтогенеза. ТГ входят в гипоталамо-гипофизарно-тиреоидную ось [11, 31]. Их роль велика во многих обменных и морфогенетических процессах, а также в протекании метаморфоза, в регуляции репродуктивной системы и при регенерации отдельных органов [11, 27, 32]. ТГ причаст-ны также к гормонопоэзу некоторых гормонов [10]. Выявлена значительная роль ТГ в формировании дефинитивного состояния фенотипа у рыб, показано возможное влияние тиреоидного статуса на ход эволюционных событий через коренное изменение параметров развития [8, 9, 28].
Исследования на плотве ЯШИш гиШш (Ь.) [3, 28] показали, что при избытке ТГ темпы развития личинок и молоди плотвы ускорялись, при дефиците ТГ — замедлялись по сравнению с контролем. Изменения в темпах развития вызваны гетерохрони-ями — разновременными закладками тканей и органов, которые привели к различиям в дефинитивном фенотипе особей плотвы, в частности изменялись число чешуй в боковой линии, число глоточных зубов и другие важные морфологические признаки [1, 3, 28]. При этом морфология рыб, развивавшихся в условиях дефицита тиреоидных гормонов, была педоморфной, у этих рыб долго удерживались морфологические признаки личинок. В то же время рыбы, содержавшиеся в растворе экзогенного трийодтиронина, преждевременно
достигали более зрелого состояния морфологических признаков.
Поскольку имеются данные об участии ТГ в развитии головного мозга и центральной нервной системы у позвоночных [16, 36], можно предположить, что роль ТГ в формировании поведенческих реакций у рыб также весьма велика.
Большинство работ посвящено роли тиреоидных гормонов в регуляции механизмов миграционного поведения молоди рыб: плотвы Rutilus rutilus [6, 30], лососевых [26, 33], арктического гольца Salvelinus alpinus (L.) [22], трески Gadus morhua L. [18] и угря Anguilla anguilla (L.) [20, 24]. В лабораторных экспериментах показано влияние тирео-идных гормонов на двигательную активность молоди и взрослых особей атлантических лососей Salmo salar L., молоди угря и трески [14, 15, 34, 35]. Кроме того, выявлен стимулирующий эффект ти-реоидных гормонов на процесс обучения молоди лососевых [23]. Однако работы по влиянию тирео-идных гормонов на скорость формирования поведенческих реакций у рыб отсутствуют.
Цель работы — исследовать влияние тиреоид-ных гормонов на формирование поведенческих реакций у молоди плотвы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Молодь плотвы получили от одной пары производителей, которые отловлены в Волжском плесе Рыбинского водохранилища в 2008—2009 гг. Ис-
кусственное оплодотворение проводили сухим способом. На вторые сутки после оплодотворения начали воздействие на тиреоидный статус эмбрионов. Для этого икру разделили на три части и поместили в три емкости с разными средами: 1) щелочной раствор (№ОН) трийодтиронина (1 нг/мл) для увеличения содержания гормона в организме рыб — группа ТГ с повышенным гормональным статусом; 2) 0.02%-ный раствор тиомочевины — гойтрогена, блокирующего синтетическую активность щитовидной железы для понижения содержания гормона в организме рыб — группа с пониженным гормональным статусом (ТИО); 3) чистая вода — контрольная группа (К). Эффективность метода изменения гормонального статуса рыб при помещении их в воду с добавлением указанных выше веществ подтверждается рядом авторов [12, 13, 19—21, 24]. Этот метод особенно хорошо подходит для исследования эффекта изменения содержания гормона в организме рыб на их поведение, поскольку при этом не применяются активные манипуляции с особью, например инъекции, вызывающие стресс и, как следствие, нарушения в ее поведении, не связанные с изменением концентрации гормона.
После выклева молоди из икры каждой группы ее помещали в те же среды в разные непроточные 40-литровые аквариумы. Кислородный режим поддерживался принудительной аэрацией. Ежедневно в аквариумах меняли половину объема воды, сохраняя постоянство сред добавлением указанных веществ. Условия содержания (температура, интенсивность аэрации, световой режим, плотность посадки и кормление) были одинаковыми для всех групп. В течение первых 2 мес рыб кормили живым зоопланктоном из естественного водоема, впоследствии — стартовым комбикормом для форели "Вюшаг".
К началу поведенческих экспериментов рыбы достигли возраста 100 сут (с момента выклева), при этом их продолжали содержать в разных средах, описанных выше. К этому моменту у особей из этих групп появились достоверные различия в размерах (длина по Смиту; критерий Манна—Уитни (М-^О): ТИО - 21.5 ± 0.98 мм, ТГ - 32.9 ± 1.17 мм, К - 37.9 ± 1.4 мм; ТИО - ТГ- М-^т = 1591, р < <0.001, ТГ - К М-^т = 1288,р < 0.001. Минимальные размеры были у рыб из группы ТИО, которые отставали в росте из-за дефицита тиреоидных гормонов, контролирующих процессы роста.
Для исследования поведения молоди плотвы выбраны два теста - поведение рыб в "классической" установке открытого поля (О.п.) и ее упрощенном варианте - "кольцевом коридоре" (К.к.). Установки использовали для оценки различий в поведении рыб разных групп в минимально структурированной среде.
Выбор двух установок для проведения исследований связан с определенными различиями в по-
тенциальных возможностях движения, которые предоставляются в них рыбам. В классической установке рыбы меньше ограничены в выборе направления движения, но они рано или поздно сталкиваются со стенкой аквариума, что может влиять на их дальнейшее поведение. В упрощенном варианте установки "открытое поле" - кольцевом коридоре [4] траектория рыбы представлена как движение в одном направлении вдоль "бесконечной" стенки [5] без встречных препятствий, поэтому может прослеживаться в течение более длительного времени. При сравнении параметров движения молоди плотвы из разных групп в этих двух установках закономерности их поведения проявлялись более четко.
Установка открытого поля представляла собой прямоугольный аквариум из оргстекла с размерами 98 х 56 х 16 см и уровнем воды 12 см. На дне аквариума нанесена разметка, разделяющая дно на 28 равных квадратов (14 х 14 см). Аквариумы равномерно освещались источником света, расположенным сверху, тени и блики отсутствовали.
Кольцевой коридор. Установка выполнена в виде кольцевого канала из непрозрачного белого пластика (внешний диаметр 35 см, внутренний -12, ширина коридора 7.2, уровень воды 6.5 см). На поверхности внутреннего диаметра, расположенной выше уровня воды и невидимой для рыб, нанесена разметка, разделяющая канал на восемь равных секторов. Установка освещалась сверху точечным источником света, который располагался над ее центром, тень от краев канала и блики отсутствовали.
В обеих установках поведение рыб регистрировалось видеокамерами, расположенными над ними рядом с источником света. Сигнал с видеокамер поступал на компьютер в соседнее помещение. Для обработки видеозаписей разработана программа, которая позволяла регистрировать последовательность, количество и продолжительность наблюдаемых поведенческих актов.
В каждой установке тестировали по 40 рыб из каждой экспериментальной группы. Рыб помещали в установку по одной, при этом регистрировали время до начала их поступательного движения. Как только рыба начинала движение, включалась запись, длящаяся 15 мин. После этого рыбу изымали из установки и помещали туда следующую. Каждую рыбу использовали в эксперименте только 1 раз.
В обеих установках для каждой особи определяли следующие поведенческие параметры: латентный период - время от посадки плотвы в установку до начала поступательного движения; время перемещения - время, которое рыба находилась в движении; количество поворотов, сделанных рыбой за 15 мин; скорость движения - количество секторов или квадратов, пройденных рыбой за единицу времени; количество посещений секто-
Таблица 1. Продолжительность латентного периода и время перемещения молоди из экспериментальных групп в установке открытого поля и кольцевом коридоре
Группа плотвы Значение параметра Достоверность различий, значение критерия Манна—Уитни (М—^), вероятность р
О. п. К. к. О. п. К. к.
Латентный период, с
ТИО 17.6 ± 7.2 18.3 ± 8.5 ТИО—ТГ: 1058, <0.001 984, <0.015
ТГ 42.4 ± 25.2 56.2 ± 27.4 ТГ—К: 674, 0.62 774, 0.74
К 56.4 ± 29.5 54.4 ± 28.8 ТИО—К: 955, <0.05 553, 0.92
Время перемещения, с
ТИО 819 ± 56 848 ± 39 ТИО—ТГ: 328, <0.001 277, <0.001
ТГ 520±113 604 ± 88 ТГ—К: 485, <0.001 235, <0.001
К 295 ± 87 275 ± 69 ТИО—К: 79, <0.001 125, <0.001
ров или квадратов за 15 мин; время нахождения в секторе или квадрате за одно посещение.
Кроме того, отдельно подсчитывали количество поворотов, сделанных каждой особью вправо (Я) и влево (Ь). На основании этих данных для каждой особи вычисляли индивидуальный показатель асимметрии, равный 100(Я — Ь)/(Я + Ь) [2]. Положительные значения показателя соответствуют преимущественному движению особи вправо. Среднее значение этих показателей служило для характерист
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.