Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гемоциты чернотелок (Coleoptera, Tensbrionidae) проектируемого биосферного кластерного заповедника "Убсу-Нур" ( морфология, физиология и таксономическое значение)

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Гемоциты чернотелок (Coleoptera, Tensbrionidae) проектируемого биосферного кластерного заповедника "Убсу-Нур" ( морфология, физиология и таксономическое значение)"

Р о с, р ((й Я с к а я Академия наук Сибирское отделений БИ0Л0П1ЧеХ!Ь:НП ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Сагдн Чэчеккоа Тулуи-оолокяа

УДЧ 535.767:591.111

ГЕМОЦИТИ ЧЕРНОТЕЛОК ( Оо1еорЬега , Tensbrionidi2.fr ) ПРОЕНТЙРУЕЖИ'О БИОСФЕРНОГО КЛАСТЕРНОГО ЗЯ10ВЗДША

" УБСУ-НУР "

( морфология, физиология и таксономическое значение) 03.<Ю,03 - энтомология

Автореферат диссертации на соискание учоиой стип с- ; кандидата биологических наук

«к»

НОВОСИБИРСК - 1992

Рао'от-а выполнена на кафедре зоологии Российского Ордена Трудового Красного Знамени государственного педагогического университета имени А.И, Герцена

Научный руководитель »• доктор биологических наук,

профессор K.M. Суханова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Н.Г, Ноламцец кандидат биологических наук С.А. Бахвалов

и Новосибирский гхю^дарствеппь

Ведущая организация т * уиПБСрСПТС

Защита диссертации состоится " F" О^рС^Ц 1992 г. ? /¿С ч^сов на заседании Специализированного совета К'ООЗИр! при биологическом институте СО РАН по адресу: 630091, Новрсибирзк-91, ул. Фрунзе, Д. Биологический институт СО РАН. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт

Автореферат разослан "¿1" gufatOUA 1992

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук

А.Ю. Харитонов

<-. A ic

büfc ,;ÍEH>!!¿

¡стуальнссть теш. ¿ (.гулу г.- 'вя котлоег.:;?., р^-зполо.леиная на грани-Л'ЙоЪЬии /Республика ']п представляет одну из уникальных при-дных территорий, мало затрону:: * антропогенными бездействиями. Ую слунило основной причиной проект: ржания на ее территории биосферно-кластерного заповедника.

На данной территории жуки-черно,елки /j-'entibriouiuae/ составляют ну из массовых групп беспозвоночных. !!х численность колеблется в сре-ем 50-60 тыс. экз. на I га /Стебаев, Карденцев, 1966/. Чернотелки нг-ют весьма большую роль в биогеоценозах степей, пустынных степей и стынь Убсунурской котловины как сапрофаги, индикаторы почвенных усло-й и наиболее активные стимуляторы микробиологических процессов /Арака, Сагды и др., .1969, 1990, 1991; Стебаев, Сагди и др., I99X; Стеба-. , Гукасян, I960/ и требуют всестороннего изучения.

В частности, гемолимфа жуков-чернотелок до сих пор не изучена, еющиеоя в литературе сведения о клетках гемолимфы большого мучного ущака не дают полного представления об их функциональной морфологии, предлагаемые классификации гемоцитов чрезвычайно различны /«-ones, 1950; íes,Tauber , 1951; karsohall, 1966; Stang-Voss, 1970; Price, imtcli-3, 1974/.

Клеточный состав гемолимфы достаточно четко отракает физиологичес-е состояние насекомого, зависящее от воздействия факторов внешней еды: природных и антропогенных /Сиротина, 1961; Гукасян, 1961;u'±ttig , 52; Ланла, 1964; Crosaiey, 1965; Бартнинкайте, Бабокас, I9Ö9 и ' др/. и не менее, много еще неясного в морфологии и определении функциональ-й активности групп гемоцитов, нет точного представления об изменениях става гемоцитов в онтогенезе насекомых.

Гемолимфа имаго насекомых разных отрядо'е, семейств, родов и видов зличается по ее функциональной активиости, химическому составу илаз-, по количественному и качественному составу гемоцитов /Arr.oiu ,1972/. этому клеточный состав гемолимфы может быть использован в таксономп-ских целях с тем, чтобы установить сходство и различие мо.аду видами ного рода, мечду подвидами, относящимися к одному виду, Яс-пользова-е гемоцитов с.этой целью особенно вално в тех случаях, i.-. г да вид по-морфен и трудно установить различия или степень сходству ме;+цу вну-ивидовими группировками, обитающими в разных частях ареала.

В настоящее ирскя гемолимфа большинста видов крилатыя насекомих е не изучена, что не позволяет создать единую классификацию геноци-в /Кузнецов, 194U; Ьов..-h, 1УЗо; -'^-s, 1962; Сироаина, Черная,1953; ¡ulecwoitb , I,¡c.r); , l-J'Sj; trice , l.utoiii^e , 1974; wtcholin

. 1У7Ь/'. du v¿;i'.-i.iO'T,;.!-. п.л,»'.метры разницы клето/. гвкояь".-рм ме.— блазг.ш:;; i.;¡,:. i:;:' i .. л-о.чьлтгтл'ся в печати paOiiiy noA'-'epfc и-

шт ¡¡еоолодлчосхь изучения гемолимфа у насекомых, близких 5 систематическом отношении /лгпоы, 1982; Андрушевская, 19Ы1; Запольских,1989

Еще один актуальный аспект исследования гьмоцитов представляет возможность определения ьсзраста имаго. Таких показателей немного,они ненадежны, поэтому изучение состава гемолимфа у имаго, начиная с момента внхода из куколки и на протяжении гсего периода лизни - задача актуальная в практическом и теоретическом планах.

Далеко недостаточно пока данных о морфологической и функциональной дифференциации гемоцитов разных групп. Это также одно иэ перспективных направлений исследований гемолимфы насекомых. Такие данные почти отсутствуют полностыс для жуков семейства Чернотелки,

В съязи во всем вышесказанным работа по сравнительному изучении морфологии и функциональной активности клеток гемолимфы жуков-черно -телок весьма актуальна и важна в теоретическом и практическом аспектах. Изучение гемоцитов дает необходимый материал для энтомологии, зоологии беспозвоночных, систематики, экологии, физиологии насекомых,

ЦИТОЛОГИИ.

Цель и задачи работы. Перед настоящей работой поставлена цель из чить морфологию, функциональную активность и таксономическое значение клеток гемолимфы фоновых видов чернотелок Д'о1еоргегь, '1епкиг1ои1йаи биосферного кластерного заповедника "Убсу-Нур". В программу исследова ьия входили следующие задачи:

1. Вьлвйть массовые виды чернотелок, играющих существенную роль трас({ормации "органики в природе и жилище человека.

2. Провести оерин работ по изучению особенностей морфологии и ф) нкциональной дифференциации гемоцитов у имаго разных видов чернотело1 обитающих в природных условиях на территории Убеунурекой котловины.Эт задача сопряжена о уточнением морфо-функциональкой характеристики ге моцитов, с выяилением различия и сходства клеточного состава гемолим!] жуков разных родов, видов, подвидов и морфологически сходных форм I пределах одного вида,

3. Изучить клеточный состав, морфологию, функциональную активное количественные показатели и процессы дифферзиииации гемоцитов большог и малого мучных хрущаков на воех отздиях онтогенеза в условиях лпборг тарной культуры.

к. ЛияСНЧТА ПРИГОДНОСТЬ гемограмм и КОрфйМОХИИ гзмццитсв для' р£ шеник функчионахьннх и таксо,чош«еохих задач.

У'НфВьо научен- клеточный сос.'ад гемолимфы инагс ■»'£> »идеи чу к оа оемейс-гьа '-^«•"г^омааь 3 спиэи с осо^чниоотяии йх рколоп'-и в услоиилх проектируемого биосферного заповедника "Убсу-Нур* Гснои.яты имаго чернотелок родов Лир»,1.и<и,йии.оа , ^.ш^оПси , аепе

:iQ и iTiDciium и:-/-» r.i-.' tг«::;- не с применение." ккогг.ч повременных ци-элогичеоких методах и но корфологичезкое сходство их с геио-

нтами других насекомых. Пред.-"" - ; а полная морфо-фу^кциональная клас -ификация гемоцитов чернотелок - : -ответствии с современной, наиболее ироко распространенной классиф^ч'^Ч.

На основании морфологической ч'■нтич'лости впервые выяснена таксо-омическая значимость клеточного соог^гэ гемолимфы имаго чернотелок: нделены типы гемоцитов общие для всего семейства, а также для отдель- • ых родов и видов. Получены новые данные о функциональной активности оагулоцитов, оноцитоидов и фагоцитов ~ наиболее многочисленной к гете-огенной по морфологии и функциям групп клеток гемолимфу.

При изучении 'i'eaebrio nolitor и iriDolium ссишашл -¡в услориях абораторной культуры установлены закономерности изменений количества типов гемоцитов в процессе онтогенеза. Выяснено, что состояние кле-очного состава гемолимфы, соотношение типов гемоцитов могут служить дним из критериев определения возраста имаго всех видов чернотелок акже, как и возраста личинок, что показано для большого и малого.иуч-ых хрущаков.

В качестве одного из итогов работы составлен атлас гемоцитов 16 зученных видов жуков сем. 'l'enebrioniciae .

Практическое значение. Результаты настоящего исследования важны в рактической энтомологии уже потому, что они впервые получены для 16 идов чернотелок и расширяет круг насекомых, гемоциты которых изучены, ти данные представляв! основу дли характеристики физиологического состояния насекомых, поскольку любое воздействие факторов знедкея среды режде всего изменяет количество, морфологию, функции гечсцитоз,а так-е их рост и развитие.

Полученные з работе данные по морфологии и функциональной актив-ости гемоцитов чернотелок Убсунурско'й котловины являются эталоном для равнения с изменениями в составе клеток гемолимфы тех ле видов .еуков, битающих на территориях, подвергающихся антропогенным воздействиям.

Знание клеточного состава гемолимфы имеет значение г таксономии асекомых, в определении возраста имаго, личинок i: куколе! . Ланные о емоцитах большого и малого мучных хрупаков ну.кны для заб; ¡л средств орьбы с ними, определения доз химического воздействия.

В учебных курсах по зоологии беспозвоночных, общей .энтомологии, кологии, сельскохозяЯстБеичоа энтомологии, физиологии нзссконих, ии-■ологии мелю успешно попользовать материалы настоящей работы. Кроме 'ого, результаты, полученнме п сииом исследовании могут быть исполь-оланы в научной работе «удентов. Этот вывод подтвержден результата-IV применения илт'ггиами /.iicct.-р:ацчи в учебном процессе но зоочогик ii-шняткнх лаборагопмого nv.rutt у:; г я темах курсовых, a уа.т.-ге я,пгхот1< х

работ, выполненных студентами под руководством автора в течение 19771991 гг. в педагогическом институте /г. Кызыл/. Важное практическое значение имеет и оригинальный, составленный автором атлас гемоцитов Х| видов чернотелок.

Новые данные по экологии чернотелок Убсунурской котловины, полу • ченны'е в данной исследовании, включены в проект научных исследований Международного биосферного кластерного заповедника "Убсу-Нур",в отчет советско-монгольского эксперимента "Убсу-Нур". Кроме того, эти катера ала включены в монографии "Сравнительная и функциональная морфология гемоцитов жуков семейства Чернотелки" /Сагды, 1991/, "Останей Ончалаа: как натурная модель развития биогеоценозов стоковых серий ландшафтов Убсунурской котловины" /Стебаев, Сагды, Курбатская, ИивоЕарова, 1991/

Апробация работы. Результаты исследования были долодени на ме.кву. зовских конференциях "Герценовские чтения", проходящих в ЛГ1Ш им. А.И Герцена в 1978, 1980, 1962, 1990,и 1991 гг., на научных конференциях Бирском пединституте в 1969, 1990 гг., в Кызылском пединституте в 196 1991 гг., на семинарах кафедры биологии этого ме института в октябре 1965, марте 1969 г.г., на Всесоюзном совещании по проблемам почвенной зоологии в г. Тбилиси в ноябре 1987 г., на Международных симпозиумах по эксперименту "Убсу-Нур" в августе 1969 г. в г. Кызыле и в августе 1991 г. в г. Улаанбааюре /КНР/, на Всесоюзном совещании зоологов пед вузов в г. Махачкале в октябре 1990 г., на республиканских конференци ях "Охрана природы и человек" в г. Кызыле 1985-1991 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 2 монографии.

Объем работы. Диссертация изложена на страницах, их которых основной текст занимает /<Ц машинописных страниц. Работа иллюстрирова и&ЛУ таблицами и Атласом рисунков, скомцанованным на листах, Список литературы включает № названий, из них на иностранных языках.

Содержание работы ОБЗОР ШТШ1УРЫ.

Клеточный состав гемолимфы насекомых. Первые работы, в которых А£но описание клеточного состава крови насекомых, относятся к середи-нXIX столетия. Накопление знании по морфологии и функциям гемоцитов которые ы.азахись очень разнообразными у насекомых различных таксонов привело неследовитем; к к необходимости создания морфо-функцьоиальной Ул'лесгфиг.&ции клеточного состава гемолимфа.

Поиыкл соз^-ния едино!; классификации гемоцитов насекомых пред... ».ь 1'1-.),'.но>:рп1но, но до сп: пи;) {Ш.оти е^ н«: завершена.

Создании единой классификации гемоцитоз мешает недостаточная степень изученности гемоцитов большого числа видов насекомых, относящимся к разным отряда?.;. В теките первой главы диссертации приведены таблицы /1,2,3/, в которых содержатся данные многих авторов о степени изученности гемоцитов насекомых с попытками классифицировать их на основа особенностей морфологии и функциональной активности. Из данного обзора следует, что едино!! классификации гемоцитов насекомых пока нет.

Морфология н функциональная актклность гемоцитов» В настоящее время наиболее подробно изучена Функция прогемецнтов, которые представля-эг мультипотентные клетки, делящиеся путем митоза и способные трансформироваться во все другие типы гемоцитов /Богоявленский, 1932;с опоя, [962; Поливанова, 1.967; Запольских, 197й;леЫ1ш?£г , 1982; ^«поЩ , Заегапо, 1985;Ре1с , 1986 и др./. В гемолимфе ряда видов насекомых зы-цслены клетки, находящиеся в процессе дифферзнцировки, известные под тзванием "макронуклеоцитн" /Сиротина, Черная, 1965; Батурин, 1978 и ар./, а такле плазматоциты /ХШ-тоок, 1973;^асЬагу .Ьоигсапд , 197х!, [973;*а^о .гепаис , 1985 и др./.

Анализ литературных источников, проведенный з настоящей работе, юказал, что особенности морфологии и функционально^ активности специализированных клеток гемолимфы/микронуклеоцитн, эноцитоиды, 'коагу -юцктк и другие/ известны еще очень мало и требуют дальнейшего изуче-шч.

Изменения клеточного состада гемолимфы з онтогенезе насекомых. !мептся данные об изменении оосиава гемоцитов в разные периоды индиви-(уального развития насекомых. Каждая фаза онтогенеза характеризуется шределениым составом гемоцитов /Шишкин, 1956,1950; Мадаминов, 1963, •966; Соколов, 1963, 1965; Миселонене,,1976; Запольских, 1976, 1978, ]983, 1989; Лопатина, 1989 и др./. Однако таких данных еще недостаточ-ю. Изменения состава гемоцитов в процессе онтогенеза изучены пока у 1емногих видов насекомых.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материал» На территории Убеунурекой котоловины с 19Ь'г года ведут--¡я комплексные исследования по программе советско-монгольского экспе-»имента "Убсу-Нур". В рамках итого эксперимента сравнительное морфо-|ункциональное исследование клеток гемолимфы проведено на 16 видах жу-;оз семейства Чернотелки /1'епьиг1ои1аае/ /табл. I/.

Из них большой и малый мучные хрущаки содержались в условиях ла-ораторних культур. Количественный состав и функциональная морфология емоцитоБ их изучены на всех фазг»х онтогенеза.т У большого мучного хру-ака исследовали гсхо пи.«.фу лг.чпнок 1-3 возрастов; куколок белых /1—2— исвньх/, с-з/.тло ;ьл!их /7-9-диевпмх/, ;хелто-бурых /14-15-днезных/,

и1;аго /садцог. и санок/ в возрасте 1-2, 7-0, 15-16 дней и 1,5-2,5 меся-

Изучение гемоцитов малого мучного хрущака проведено у личинок перього н последнего возрастов, у зрелых куколок и у половозрелых и неполовозрелых имаго.

Методика. Йкаго чернотелок собирали в местах обитания в часы их нктиших миграций. Использовали также ловувечный метод и метод почвенных раскопок.

Изучение гемоцигов проводили на мазках, фиксированных 100;? метане леи, смесью. Караца, 4 и раствором нейтрального формалина. Мазки окрашивали азур-зозином но Романовскому и Г'имза, келечным гематоксилином по ГейдеигаИну и кислым гекалауном по Мейеру, Изучение ядра, органелл цитоплазмы к резервных веществ проводили по стандартным нетодикам/Пирс 1968; Кононский, 1987/. Прижизненные наблюдения над гемоцитами проводили в висячей капле с применением фазового контраста КФ—4; использовали также витальные красители /нейтральный красный, альциановый сини! янус зеленый/.

Общее количество гецацитов подсчитано в камере Фукс-Розенталя. Г< ысцитарные формулы выводили на основе подсчета 100 клеток /Сиротина, Черная, 1965/. Цифровой материал обработан с применением методов варт ционной статистики /Плохинский, 1970; Лакии, 1980/. Рисунки выполнены с рисоьальнын аппаратом РА-4 с окуляром 20х и объективом ^0Х. Всего проанализировано овише 6000 препаратов.

ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИИ ТУВИНСКИХ ЧЕРНОТЕЛОК И ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО МОДЕЛЬНОМУ ПРОФИЛЮ "ОНЧАЛААН"

Профиль проходит по северному и южному склонам останца Ончалаан, опускается на подгорную равнину и доходит до бессточного бассейна -засоленного озерка. Останец Ончалаан, расположенный в восточной части Убсунурской котловины, среди грядово-холмистых гор, окружающих неболь шую депрессию с засоленным озерком в развитии почвообразовательных процессов является миниатюрной моделью Убсунурской котловины /Стебаеа Сагды, Курбатская, Пивоварова, 1991/..

Биогеоценозы профиля "Ончалаан" населяют 20 видов чернотелок,что ж Ч-Ч раз превышает обычное разнообразие етого семейства в равниных степях; составляет половину тенебриофауны Тувы и 70^ фауны Убсунурскс котловины.

Одном из.наиболее акергетически выгодных адаптивных реакций анвс ниг. организмов на плерогепнооть экологических условий в экогремальнс климате служит избирательность размещения популя.циив системе биогеоци Г.озыв. Количественный ьнализ распределения популяций муков в градиент С'кологи«оокнх условий модельного профиля "Ончалаан" позволяет выдели' пять экологических групп чьрнотелок. К северному склону приурочен ме

- Ь -

эфильчо-луговой вид Oryptiaus ^uisqueiius . К южному - степные пегро-1лы: bioraiuix picipes > Anatclica modesta ,A. aucta , belaxamia anulosa , встречаясь однако и на северном склоне, hojjb меньшем коли-iCTBe. К шлейфам, главным образом юкной экспозиции, тяготеют умерен-з-степные ксерофилы: Platy¿celia rugifrous .¡."¡elanestlie a ¿en.geni , , strigosa »л, düsohiuoraei ,amoena , tflapo rugosa. Йироко распро-гранены, но с явным предпочтением подгорной равнины виды:Penthlcus ltaica üí. raldermaruii ,л. hammerstroemi , ¿Scythoeoma pygn-aea . Их эчно квалифицировать как степных ксерофилов. Только на подгорной разине и в небольшом числе встречаются пустынно-степные: Biaps meiiuria, . рагааоха,Нуps¡osoraa suiciceps , достигающие более высокой численности .западных очень сухих частях Убсунурской котловины.

Наличие преферентной группы видов на каждой из позиций профиля предопределяет на только структурное, но и функциональное многообразие аобществ чернотелок. Наиболее интенсивное воздействие на подстилку ернотелки оказывапт в степях подгорной рагнины, гду их численность остигает 550 экземпляров/м^/сутки, а биомасса - 19 г/мг*/сутки.

МОРФОЛОГИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ

ГЕМОЦИТОВ ИМАГО ЧЕРНОТЕЛОК

/Coleo ptera, i'enebr.ionidae/ В результате сравнительного морфо-физиологичеокого исследования гемолимфе имаго жуков рода Biaps, Anatollca ,keiane3thes ,'ienebrio iriboiium выявлено б основных типов гемоцитов /табл. I, рис. 1-5/. о морфологическим признакам и выполняемым функциям гемециты всех' 16 зученных видов чернотелок имеют много черт сходства. Особенно отчет-иео морфологическое сходство выражено меаду мало дифференцированными ролиферирующими клетками - прогемоцитами и макронуклеоцитами. Сходна х форма , а также структура цитоплазмы и ядра. По. данным таблицы I идна разница в количестве прогемоцитоз жуков разных родов:, наибольшее х число свойственно видам Ыарэ и Tenebrio. Особенность прогемоци-< ов имаго составляет их низкий митотический индекс.

Микронуклеоциты - достаточно однотипная морфологическая группа леток у видов -blaps .kelents tiies ,i'enobrio и xriboliuci . Но они тсутствуют у всех видов católica , что представляет одну из особен-остей гемолимфы имаго этого рода. Особенностью же гемолимфы обоих идов мучных хрущаков служит большее количество микронуклеоцитов. ункции отих клеток не'очень ясны, но, судя по морфологическим приз-акам, они относятся к дифференцированным клеткам гемолимфы и могут чествовать в переносе питательных и других веществ, необходимых в ¡етаболических процессах.

Наиболее многочисленную группу клеток гемолимфы составляют фаго-иты /табл. I/. У видов, принадлежащих к одному роду, вариации числа

- Ol -

t-

« » *

h' H P- cl- p. p fl

Ь О p <c p £

p h to й a о о

t? <+ fs- ■ci 6 <+ tD

fl) (Г f-1' с p P

tit) p. H P- P

К fi p to p

rl-B Ь

H O N H' N

0 t< и И СО

a P H- H-

P-P

СП CTí СО cu en

со о о Ol ГО СП 1+ 1+ 1+ 1+ 1+ H-О О и о о о

СО M О Ю W 1Ü

I—i н-4 ut-;

ГО н ш О о

о сп о гг, о сп 1+ 1+ 1+ Г4- 1+ 1 +

0 О M о о о

01 Ol О А СО M

<о ("а

¡О С)1 I Г 1 + О 1-1

О го

I I I

ГО Я О О M HI

W <« M * * »

Ol ÎO О го M (TI I l H К И 1+ R-

о о о о с о м </; и ü о щ.

tlb> ^ со CÎ í'O ГО Ol <ü СП то о

И 1+ 1-г 1+ 1-1- 1 +

о о о о о о

>« и и и <* «

w га CD сч н-с о

oí 05 СП 'S -¡

i,i сj гj ,r.. m м 11- г;- i-[ i+ ti- i+

1- I 1-1 С •■! HH о

— » , « w

,u 1.4 сч -Д n »o

cTi

СЛ 1+ o

fO

M

ft о

о 1+

<3

3

t. t: b'

• « .i •

•Ö H В

p о С H-

h t-n Cl H

p H о Ы.

P' <î Çi P

и P

F p h'*

p P

oí .-л -а

И I—< Н-1

m со по ю

Ol

о и

в с ai о í> м сл

Н 1-Г 1+ 1+ 1+ 1 + 1 +

' о о и о о о

f <* U и Ч V U

о >з аз' о со -J о

о <о сп аз сл en

сл м о сл о ся м i+ i+ i+ 1+ i+ н- i+ и о о и о и и

- ' V " * «

О Ю О н И С M

>-| I—( 1

СО Го

О СП о 1-1- 1+ 1 +

о о о

Ч# « Ч*

it» со л

I I

SH И и TÔ О О С

VftVftftVtt

о о о с о о о

M M W W к Ч w .

to t-ч iD со СП СО Ы M

со со -е. со со со го

м о о ai и и ц- 1+ 1+ 1+ 1+ 1+ . о о о о о о о

tf vi « л « м

r¿ <а со if* сч i-i

В-

о

а>

3? 3

СГ, СЛ сл CI) О ta

го н-t r.o гл ;•■> го го 1+ H 1+ 1+ И- И 1+ 1 + о о и я >-< и и и

to О -Э ГО 0> С'1 ГО

W

к

к я о1« П о К 'Г) н CD И I

СЬ {О О M 3ti Ü о

Ф к о я

£143 S О

►э к «

I

С К К о

о

Si О 0>П<

г: сп STJ

Лi

о il s

<T>

о H

ta .

П5

a

X о CO

.-.M

оч p

Рис. I. Гемоциты Щ&ра ги^оаа

а - прогемоцити, б - макронуклеоциты, в - микронуклеоциты г - микрофагоциты, е - веретенонидные фагоциты, з - коагуло-цити, ж - амебоидные фагоциты, и - сферулоциты.

и __/ 10/*-

Рис. 2. Гемоциты Ахат.оНса рагаиоха

д - черзеобразные фагоциты. Обозначения других гемоиитов те же, что на рисунке 1.

Рис. 3. Гемоциты ^Ыапо-ии^ь ¿епзеп!. Обозначения гемоцитов те же, что на рисунке I.

3

Рис. 4. Гемоциты ТгхЬоНшп сошизиш. Обозначения гемс цитов те ме, что на рис. I.

фагоцитоз незначительны, что позволяет принять этот признак в качестве одной из особенностей гемолимфы имаго на уровне рода чернотелок,

В отличие от других клеток гемолимфы фагоциты представляют гет< рогенну» группу и но морфологическим признакам их можно разделить ш 4 класса: I - микрофагоциты - мелкие веретеиовидные клетки, достига) щпе в длину не более 14 мкм /рис. 1,4,5/, основная функция их - мик] фагоцитоз.

2 кл. - веретенсвидные фагоциты /рис. 1-5/ - крупные клетки удлиненной веретеиовидной формы. Эта группа фагоцитов представляет высоко дифференцированные клетки гемолимфы, основная функция которых • фагоцитоз. По морфологическим признакам они представляют достаточно однородную группу клеток у всех видов чернотелок, но у видов рода

эти клетки обладают наиболее крупными размерами /рис. I/.

3 кл. / амебоидные фагоциты представляют наиоолее крупные по размерам гемоциты /рис. 1-5/. Форма их постоянно изменяется, благодаря образованию псевдоподий, с помощью которых они передвигаются фагоцитируют бактерий, оформленные фрагменты погибших клеток и дру гие, содержащиеся в илазме гемолимфы.

4 кл. - червеобразные фагоциты отличаются от других форм фагоц тов по своим морфологическим признакам /рис.2/. Оки имеют сильно вы тянутую в длину форму при ширине в 5-8 раз меньше длины. Этот класс фагоцитов специфичен только для куков рода лпа1о11с'ь. Червеобразные фагоциты способны к движением и основная функция их - фагоцитов мел ких оформленных частиц, накапливающихся в плазме гемолимфы.

Сферулоциты - крупные шаровидые клетки, диаметр которых нескол ко варьирует у разных видов имаго /рис. 1-3/. Отличительным признак структуры цитоплазмы сферулоцитов сдули т наличие крупных вакуолей.

Рис. 5. Гемоциты '¿'епеЪПо жо1:1Лог . цитоз те же, что на рис. I.

Обозначения гемо-

аполненных жидким белковым и полисазариднам содерлимым, которое пери-дически выводится в цитоплазму. Эта особенность указывает на секретор-уя функцию сферулоцитов.

Коагулоциты /табл 1, рис. 1-5/ - клетки ыаровидной формы и у эре-шз клеток почти весь обьем цитоплазмы занят крупней вакуольи, кото-гая наполнена жидким белковым содержимым. Число коагулоцитоз варьирует ' разных видов в небольших пределах. Основная функция коагулецитов -'чаотие в свертывании гемолимфы. В настоящем исследовании эта функция соагулоцитов подтверждена в опытах со свертыванием гемолимфы большого 1учного хрущака.

К особенностям гемолимфа имаго всех изученных видов чернотелок вносится отсутствие эноцитокдов. /табл. 2/.

Таблица 2.

Различия и сходство родов семейства Чернотелки по клеточному составу гемоцитов имаго

Названия родов 1 г е м о ц и т ы

! I ! ! 2 I 3 ! ! ; * ! 1 5. 1 . 1 0 -! I 7 фагоциты ! 8 ! 9 ! 10

В1ара + + + + + - + I л- -

ЛЛ£И.011СЦ + + - + - - + + +

+ + + + + - + + +

теаеЪг1о + + + - + + + + -

1'г1Ъ<Шшц + + - + - + + + -

1-прогемоциты, 2-мйкрону£л^оциты, Э-микроиуклеоциты, 4-сферулсцты, 5-коагулоциты, б-экоцитоиди, 7..микрофагоциты, Ь-верьтеноЕидные, 9-амебоидные, Ш-червеооразные фагоциты

Полная идентичность в морфологии специализированных типов гемоц. тов у разных видов чернотелок отсутствует. Они отличились степенью конденсации, формой и распределением хром&тинових глыбок;- размерами, формой и распределением-митохондрий; степенью окраски'ядра и цитопла: мы; размерами и распределением включений; фагоциты - формой образования цитоплазматических «просто» /ложноножек/.

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЕТОК Г£М0;1ИМФЬ В ОНТОГЕНЕЗЕ БОЛЫаОГО И МАЛОГО МУЧНЫХ ХРУЩАКОВ

Результаты исследования показали, что гемоцить претерпевают значительные изменения как в составе, так и в количественном соотношение на всех фазах и стадиях развития мукой. Эти изменения тесно связаны с особенностями биологии каядой фазы развития жука, с особенностями раз вития и физиологии личинок, куколок и имаго, с теми внешними условиям в которых происходит развитие.

В онтогенезе большого ¿'епеЬг1о гсоШог и малого '^'ПЬоНик coaj.ua! мучных хрущаков выделены 7 типов гемоцитов - прогемоцити, макронуклео цигы, микронуклеоциты, фагоциты, сферулоциты, внонигоиды, коагулоциты

Прогемоцитк, макронуклеоцитн и коагулоциты однотипны на всех ста днях цикла развития хрущаков. Микронуклеоциты не обнаружены у куколок Сферулоциты и эноцитоиды характерны только для личинок и куколок. Фагоциты представлены тремя морфологическими, классами: веретеноЕиднымк, амебоидными фагоцитами и микрофагоцитами. Последние не найдены у куко. Наиболее полный набор гемоцитов характерен для стадии предкуколок.

В гемолимфе молодых личинок, куколок и имаго преобладай! недифференцированные формы гемоцитов, способные к митотическому делению: про-^емоциты, макронукле'оциты. По мере роста личинок, куколок, а также увеличения возраста имаго- число недифференцированных клеток в гемолим: уменьшается и повышается число зрелых, дифференцированных клеток /рис, 6/.

Отмеченные количественные изменения клеток гемоцитов дают возможность сделать подтверждения к функциональной актиности разных типов гемоцитов. Большой интерес в смысле функциональной активности предста] ляпт верегеновидные фагоциты, микрофагоцити и микронуклеоциты. Число их увеличивается в период активного питания личинок, имаго. В фазе куколки веретеновидных фагоцитов немного, около 1,5/?, а микрофагоциты и микронуклеоциты отсутствуют. У стареющих жуков интенсивность питания снижена и соответственно снижается соотношение данных гемоцитов. Поэте му можно предположить, что веретеновидным фагоцитам, микродулгоцитам и микронуклеоцитам свойственна не столько •защищая функция, сколько функ ция переноса питательных веществ, а возможно* и .цру1»;;. кокиоичктов плазмы гемолимфы.

от

I

ш

12.3456? 423456?

706050 1030 -10 юн

й

12 3 4 5 6?

5030

10 Г;1Г

¿о -

1 2. 3 4 5 6 ?

1 г 3 \ 5 6 ?

Щ %

I

Г

I

1 2 3 4 5 С ?

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 6 Геыограи/я «алого мучного хрущака.

По горизонтали: типы гемогштов: I - прогяиоцвты, 2 - к-акронук-Л90ПИТН| 3 - кикронуклводиты, 4 - сферулогхигы. 5 - коагулоцигн 6 - эноцитоида, ' ~ фагоциты. По вертитсели: количество гемоси-тое е %: а - личинок I вовргста, б - личинок последнего возраста, в - предкуколок, г - куколок, д - т-вго в возрасте Т--2дней а - самца и ж. - самки в возрасте 10-12 дне*.

В

- 1Ь -

Наибольшее количественное соотношение амебоидных фагоцитов характерно для предкуколок, куколок и 'стареющих жуков. Увеличение их числа связано с появлением в гемолимфе отмирающих клеток. Таким образом,амебоидные фагоциты,■осуществляя активные эндоцитозные реакции, удаляют из организма развизающихся насекомых отмирающие клетки и их фрагменты. Эта роль амебоидных фагоцитов особенно четко выралена и волна для организма в период метаморфоза.

• Роль коагулоцитов в свертывании гемолимфы 'х'епеогхо шог^ог известна И из литературных данных /йге^оИге, 1951; ЬлгеспаП , 1966;

1966; Нос, 1976/. С целью доказательства этой важной функции коа гулоцитов, наблюдали за свертыванием гемолимфы на всех стадиях онтогенеза хрущаков. Результаты показали: чем больие соотношение коагулоцитов в гемолимфе, тем быстрее происходит свертывание х-емолимфы.

Сферулоциты и эноцитоиды по особенностям морфологии относятся к ■группе клеток секреторного значения, максимальное соотношение их харак

терно для стадии предкуколок, что дает возможность предполагать их участие в процессах метаморфоза.

ВЫВОДЫ

1. Сравнительное морфо-функциональное исследование клеточного состава гемолимфы жуков семейства '1'епеЬг1оп1йаь проведено впервые с применением многих современных морфологических, гистохимических, морфометрических методив, включая математическую обработку результатов. В результате исследования для гемолимфы чернотелок установлен следующий клеточный состав: прогемоциты, макронуклеоциты, микронуклео-циты, фагоциты, сферулоциты, коагулоциты, эноцитоиды, Все типы гемоцит за исключением зноцитоидов, свойственны имаго всех видов чернотелок. Эноцитоида обнаружены только у личинок и к.уколок малого и большого мучных хрущаков. На основании сравнения с данными литературы установлено морфологическое сходство гемоцитов чернотелок с такими же клетками гемолимфы других крылатых насекомых.

2. Сосоав клеток гемолимфы зависит от стадии индивидуального развития насекомого и каждая стадия онгогенеза насекомого характеризуется определенным составом гемоцитов.

3. Количество гемоцитов изменяется в зависимости от стадии развития насекомого, тесно связано с их функциональными особенностями.

4. Дифференциация гемоцитов происходит в плазме гемолимфы и источником всех типов специализированных клеток слухат прогемоцихи.ак-тивно делящиеся клетки гемолимфы, о чем свидеиельствуеа их высокий митотический индекс. К активно делящимся клеткам относятся макренук-леоцить! - производное прогемоцитов, находящиеся на начальной г.туиени специализации. Основная функция прогемоцитов й магропукчеоцктов -

чролифзрация; за счет этих клеток происходит постоянная замена гемо-;итов и пополнение их состава.

5. Получены данные о функциональной активности специалиэиропан--шх гемоцитов, подтверждающие участие их в процессах обмена веществ. Зкспериментальным путей подтверждена активная.функция колгулоцитов в ввертывании гемолимфы , что имеет нессмненное защитное значение для эрганиэма. Зноцитоиды и сферулоциты - клетки секреторного ряда, вн-толняют, вероятно, гормональную функцию в осуществлении процессов линьки и процессов перехода личинки в фазу куколки. Подтьер;;<ден& отчетливо выраженная гетерогенность фагоцитов и выполнение ими ват.ней-сей функции - фагоцитоза разнообразных веществ, фрагментов отмираю -цих клеток, бактерий и других, накапливающихся л плазме гемолимфы в дроцессе кизкедеятельности насекомых. Подтверждена также функция м;~ кронуклеоцитов - клеток, способных к интенсивному пиноцитоьу и переносу питательных веществ к тканям и органам насекомого.

6. На основании морфологического сходства и количественных показателей Еняснена таксономическая значимость гемоцитоз чернотелок. Выделены типы гемоцитов имаго общие для всего семейства, а такие типы г-емоцитов, характеризующие какдый из родов./рис. 1-5/. Несмотря ана зходный состав гемоцитов, полная идентичность в морфологии специализированных типов гемоцитов у разных видов чернотелок отсутствует.Ко-ничественные соотношения и размеры отдельных типог гемоцитов также различны у разных видов. Внутривидовых различий при изучении гемоци-гом имаго двух подвидов лпаго11аа аазсш.ипг^ьх выявлено не было.

7. Состояние клеточного комплекса гемолимфы, выраженное морфологическими показателями и соотношением типов гемоцитов, является одниа 13 критериев определения возраста имаго чернотелок, так же, как и во-¡раста личинок или куколок. Это - один из важных показателей изменений ризиологичеакого состояния насекомых на каждом из эте.псв онтогенеза.

3. В результате проведенного исследования получены данные по морфологии и функциональной активности клеточного состава гемолимфы има-'о жуков семейства Чернотелки, которые обитают в естественной среде ¡иосферного заповедника "Убсу-Нур". Они не подвергаются каким-либо $оздействиям ао стороны хозяйственной деятельности человека. Поэтому слсточный совтал гемолимфы имаго родов Лару .ЫеЗапоагНез' , ¿шага 1.гса 1вляется эталоном для сравнения о изменениями в составе клеток геиолик-зы тех ;ке видсь чернотелок, но обитающих на антропогенных территориях.

9. Состазлсн оригинальный атлас геноцитоь 16 изученных видов жу~ со» сенеиотве •«.'еце&^оиЫье . Наряду с данными марфс-фунчцмнал ьного ыализа клеточного состава гемолимфы жуков изученных видов он полет ¡ыть иополь?оаан т рекомендован для опредклния физиологического состоя-ил популяции чернотелок, обитаощих на территории заповедника "Убсу-Нур

в целях мониторинга. Рекомендуется также проводить анализ клеточного состава гемолимфы Biaps rugosa одного из опасных вредителей в степных ландшафтах. Это ке относится и к синантропным жукам - вредителям пищевых запасов Tens-iirio' íiiolitor и 'í'riboliun сопГизша в периоды массового размножения их популяций и разработки мер борьбы с ними.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Клетки гемолимфы куколок и имаго большого мучного хрущака // ЛГЛИ им. А.И. Герцена, Л., 1983, 12с. Деп. в ВИНИТИ íc 2838-83.

2. Клетки гемолимфы большого мучного хрущака как удобный материал при изучении морфологии внутриклеточных структур эукариотов на лабораторных занятиях пс цитологии // Принцип отбора содержания учебного материала и выбора методов его изложения /тез. докл./ Кызыл, 1955.■

3. Становление почв и их зоологических компонентов в ходе денудационного развития рельефа в криоаридных условиях //ПроОл. почв. зоол. /Матер, докл. IX Всес. совещ./ Тбилиси, 1987. - С. 298-299 /Совместно с И.В. Стебаевыь, С.С. Курбатской, К.Ф. Пивоваровой/.

: 4. Структура степных биогеоценозов //Советско-Монгольский экспер1 мент "Убсу-Нур" /Совещ. стран - членов СЭВ/. Пущино, 1989. - С. 66-70 /Совместно с Л.К. Аракчаа, С.С* Курбатской, Г.И. Дадаа, А.И. Лайдып/.

5. Форменные элементы гемолимфы и их изменения на разных стадиях онтогенеза большого мучного хрущака //Функциональная морфология клето! гемолимфы. Бирск, 1969. - С. 85-99. Деп. в ВИНИТИ 03.07.89 № 4372-В89

6. Структура биогеоценозов пустынь и полупустынь Убсунурской котловины //Матер. Всес. научно-метод. совещ. зоологов педвузов. Махачкала, 1990. - С. 18-19 /Совместно с Л.К. Аракчаа, С.С. Курбатской, A.M. Лайдып/.

7. Клетки гемолимфы малого мучного хрущака //Респ. научно-метод. конф. /Тезисы/ Кызыл, 1990. - С. 129-132.

8. Останец Ончалаан как натурная модель развития биогеоценозов стоковых серий ландшафтов Убсунурской котловины. Кызыл, 1990. - 186с. /Совместно с И.В. Стебаевым, С.С. Курбатской, й.Ф. Пивоваровой/.

9. Структура биогеоценозов пустынь и полупустынь Убсунурской КОТЛОВИНЫ //(ilobul cbUEtifc and Ihcs - buux ('I'Lesiii corit.) Llluuatiui.tar -

uianaam , 1991. - C. 49-50 /Совместно с С.С. Курбатской, Л.К.Аракча:

10. Сравнительная и функциональная морфология гемоцитов -луков семейства Чернотелки. Кызыл, 1991 - 144 с.

С. 34-35