Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Размножение и развитие некоторых видов морских звезд в лабораторных условиях

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Размножение и развитие некоторых видов морских звезд в лабораторных условиях"

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственный университет им. МЛ. Ломоносова

Биологический факультет

На правах рукописи

УДК 591.33-39+591.311.3

Давыдов Павел Витальевич

РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ МОРСКИХ ЗВЕЗД В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

03.00.11 - эмбриология, гистология и цитология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1990

Работа выполнена в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова АН СССР

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук С.Г. Васецкий

доктор биологических наук, профессор В.А. Свешников доктор биологических наук, профессор Л.В. Белоусов

Ведущее учреждение: Институт биологии моря ДВНЦ АН СССР

Защита состоится 22 ноября 1990 г. в . часов на заседании специализированного совета Д 053.05,68 при Московском Государственном Университете по адресу: Москва 11723Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан

■' 2-1 " ьыЯ^Л

1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

Е.Н. Калистратова

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследования. Иглокожие являются интересным зъектом исследований по разнообразным проблемам биологии »звития^ Высокая плодовитость, прозрачность оболочек ооцитов, (нхронное развитие зародышей позволяют широко использовать этих 1вотных для изучения закономерностей гаметогенеза. тлодотворения и эмбрионального развития.

Среди иглокожих морские звезды наиболее удобны при работе с эцитами (Hineeardner. 1967: Kanatani et al., 19б9). Особенно знна возможность получения как незрелых ооцитов (на профазе I гйотического деления), так и яиц, стимулированных in vitro к эзреванию добавлением 1-метиладенина. Вместе с тем использование эрских звезд в экспериментах по ряду причин ограничено, зменения условий среды обитания (повышение температуры воды, «льное опреснение, загрязнение и т.д.) нарушают нормальный ход зметогенеэа. смешают сроки нереста в море и ухудшает состояние энад, создавая определенный "дефицит" материала для исследований сезон размножения. Проведение физиологических и кспериментально-эмбриологических опытов на побережье нередко атруднено и отсутствием необходимого оборудования. В связи с гим весьма актуальной является проблема длительного содержания эрских звезд в контролируемых искусственных условиях и их эзведения вне сезона размножения в природе.

Методы лабораторного культивирования иглокожих описаны в яде работ (Буэников. Подмарев, 1975. 1990: Ruesflerl. 1975s awrence, Janeoux, 1977; Spotte, 1979). Известно, что до оседания метаморфоза в лаборатории выращивали личинок морских ежей VIcBride. 1914: Hlnegardner. 1969), морских звезд (Birkeland et

al. . 1973.: Henderson. Lucas, 1971; Barker, 1978a: Burke, 1980a и др.). голотурий (Mortensen, 1937. 1938; Kume, Dan, 1968: Chía. Burke. 1978: Strathmann, 1978: Найденко, 19836). офиур (Mladenov 1979. 1985). морских лилий (Mladenov, Chia. 1983) и даже получал! три поколения морских ежей (Найденко, 1983а). При этой большинство экспериментов проводилось на побережье с использованием естественной морской воды. Сведения о длительном культивировании и описание нормального развития иглокожих в искусственной морской воде в литературе отсутствуют. Немногочисленны также подробные описания развития планктотрофных личинок, отчасти потому, что оно занимает много времени (иногда свыше двух месяцев) и требует поддержания стабильных условий культивирования.

Цель и задачи. Основной целью настоящей работы было исследование нормального развития некоторых видов дальневосточны: морских звезд в искусственной морской воде и определение перспективности их введения в лабораторную культуру.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Отработать методы длительного содержания взрослых особей в искусственной морской воде, стимулирования созревания гонад и получения нереста вне сезона размножения в природе.

2. Отработать методы культивирования эмбрионов и личинок в искусственной иорской воде и стимулирования оседания личинок. Получить и описать нормальное развитие эмбрионов, личинок и осевших особей.

3. Установить температурно-временные закономерности раннего развития морских звезд.

¡I. Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) исследовать формирование ресничного покрова личинок и строение

их органов прикрепления.

Исследования проводили на трех видах морских звезд -гребетковой патирии Asterina (Patirla) pectlnlfera (Muller et Troschel, 10Д2) Сотр. Spinulosida), японской афеластерии Aphelas-terlas Japónica Bell. 1881 (отр. Forclpulatlda) и лиэастроэоме Lysastrosoma anthostlcta Fisher*. 1922 Сотр. Forclpulatlda) Ha базе морских аквариальных Московского зоопарка и Института биологии развития им. Н.К. Кольцова АН СССР.

Научная новизна и теоретическое значение.

1. Впервые разработаны методы длительного содержания и разведения морских звезд в искусственной морской воде. Вне сезона размножения в природе получено и описано нормальное развитие трех видов дальневосточных морских звезд: L. anthostlcta - до стадии средней бипиннарии. A. pectlnlfera и Aph. Japónica - до оседания и метаморфоза, а такте раннего развития ювенильных особей.

2. Впервые для беспозвоночных животных определена продолжительность одного деления в период синхронных делений дробления (lo) в широком диапазоне температур, время развития до начала дробления (для А. pectlnlfera и Aph. Japónica), а также до начала стадий вращения. вылупления и гаструляции (для А. pectlnlfera). Установлены примерные границы зоны оптимальных температур для зародышевого и раннего личиночного развития А. pectlnlfera и Aph. Japónica.

3. Впервые методом СЭМ исследовано Формирование ресничного покрова личинок, выполняющего локомоторную и трофическую функции. У личинок исследованных видов развитие ресничных шнуров до стадии средней бипиннарии происходит одинаково. На А. pectlnlfera и Aph. Japónica исследовано дальнейшее развитие ресничного покрова.

сохраняющегося и у ювенильных особей. С использованием СЭМ подробно описано строение органов прикрепления брахиолярий А. pectinifera и Aph. japónica.

U. Опыты по гормональному стимулированию гаметогенеза показали, что инъекциями 1-метиладенина мохно вызывать нерест А pectinifera через три месяца после предыдущего, a Aph. Japónica через пять месяцев.

Практическое значение. Разработанные методы содерхания и гормонального стимулирования дают возмохность круглогодичного использования взрослых особей, эмбрионов и личинок морских звез для экспериментальных исследований в лабораториях, удаленных от моря. Зародышей и личинок звезд мохно использовать как тест-объекты для оценки токсичности загрязняющих воду веществ, а так на практических занятиях для студентов биологических факультето высших учебных заведений.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были долохены на V Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь. 1968), XI Мехдународном конгрессе по биологии развития (Утрехт,, 1989), Мехдународных курсах по экспериментальной эмбриологии водных растений и хивотных (Баньюльс-сюр-мер, 1989). Ученом совете ИБР АН СССР (1989). мехлабораторном семинаре (1989, 1990) и на коллоквиумах лаборатории экспериментальной эмбриологии им. П.П. Филатова ИБР АН СССР (1986-1990).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 Работ и 1 принята к печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и прилохения. Общий объем диссертации 191 страниц (сквозная нумерация) и включает 2

и

таблицы, 50 таблиц микроскопических фотографий (всего 164) и 13 рисунков и схем. Список литературы включает 212 названий, из них 181 на иностранных языках.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Приведены данные о распространении и сроках размножения исследуемых видов в море, их плодовитости, гонадных циклах и нормальном развитии.

Рассмотрена проблема использования искусственной морской воды для культивирования различных морских организмов и техника ее фильтрации в аквасистемах замкнутого цикла.

Изложены методы определения пола звезд, получения гамет и индуцирования созревания ооиитов, выращивании зародышей и планктотрофных личинок иглокожих в лабораторных условиях.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ.

Морских звезд собирали с помощью легководолаэного снаряжения в районе острова Попова (залив Петра Великого, Японское море), биостанции "Восток" ИБМ ДВНЦ АН СССР (зал. Восток) и в зал. Посьет на глубинах 1-20 м. Транспортировали звезд в герметичных полиэтиленовых пакетах объемом 50 л, на 1/3 заполненных чистой морской водой, а на 2/3 кислородом. Для длительного содержания взрослых особей в Москве использовали аквариумы трех типов (рис. 1), оснащенные фильтрами механической, биологической и химической очистки, а также системами термостатирования (см. Шубравый, 1983;

Рис. 1. Аквасистемы для содержания морских звезд. 1 - аквариум, ;

- водоциркуляционный насос, 3 - фальшдно, 4 - слой грунта, !

- кассеты биофильтра, б - кассеты с активированным углем, 7

- кассеты механической очистки, 8 - аэрлифт, 9 - флотатор, 10 - сливные цилиндры, 11 - змеевик охлаждения, 12 -холодильная машина.

б

Давыдов и др.. 1986). Искусственную морскую воду (ИМВ) готовили то модифицированному промышленному рецепту "Instant Ocean" (Spotte, 1979а; Шубравый, 1983). Рецепт включает 23 компонента.

Пол звезд определяли методом гонадной биопсии (Costello, íenley, 1971), если гонады были неразвитые - при вскрытии. Для индуцирования нереста A. pectinifera и Aph. Japónica использовали гормональную стимуляцию (Chaet-, McConnauehy, 1959: Kanatanl et al.. 1969¡ Frazer et al., 19S0): звездам инъецировали по 0,2-1 ил/луч lxlO"* раствора 1-метилаяенина и размещали их по отдельным госудам. Нерест L. anthosticta был получен при повышении температуры воды.

Развитие эмбрионов получали после искусственного оплодотворения. При культивировании личинок мы использовали свежеприготовленную ИМВ и ИМВ из аквариумов со взрослыми звездами. Кормили личинок микроводорослями Phaeodactylum trlcor-nutum, Platymonas viridis, Monochrysis lutheri, Bodo marina, Ex-uviella sp., Glenodinlum sp., которые культивировали в среде Гольдберга (Guillard. 1975).

Ювенильных особей A. pectinifera и Aph. Japónica содержали в аэрируемых кристаллизаторах при той же температуре, что и личинок. Объекты фотографировали с помощью микрофотоустройства "mf-matic" на пленку Фото-32 и Микрат 200.

Для сканируюяей электронной микроскопии личинок фиксировали в смеси Буэна, Ценкера или 1% растворе осмиевой кислоты, а также 2.5% глутарэльдегиде на 0,05 М какодилатном буфере (pH 7.3). Осмотическое давление до 1000 моем доводили NaCl (20,6 мг/мл). Фиксированные объекты промывали 70% этанолом, обезвоживали (96% зтанол - 100% этанол - ацетон), высушивали при критической точке.

напыляли золотом и исследовали с помощью сканирующих электронных микроскопов ^ОЬ ^М 50А, JEOL 840А и ТЕЭЬА ВБ 300 при 15 и 10 кУ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Содержание взрослых особей морских звёзд в аквасистемах замкнутого цикла.

Искусственная морская вода. Для длительного содержания морских звезд в искусственных условиях и созревания гонад необходимо высокое качество ИИВ. В рецепт ИМВ помимо основных солей должны входить микроэлементы и биогены, используемые реактивы должны содержать как можно меньше вредных примесей (качество "ХЧ", "ЧДА"). ИИВ для экспериментов на созревающих ооцитов и развивающихся зародышах и личинках необходимо готовить на дистиллированной воде. Необходима также высокоэффективная система фильтрации и контроль за соленостью. Взрослые особи без особых последствий переносят изменение солености на 3-й • В нашей практике был случай, когда соленость в аквариуме За месяц понизилась с 35 до 28 . Взрослые особи А. рее1:1.п^ега со зрелыми гонадами выжили, но состояние гонад ухудшилось и работать нч ооцитах стало невозможно. При отработке методов культивирования взрослых особей в искусственных условиях в 1981 -1989 гг. мы использовали аквасистемы трех типов. Аквасистемы имеют определенные преимущества и недостатки и в зависимости от конструкции и объема позволяют одновременно содержать разное количество животных - от 20 особей А. ресЬ1п^ега и 10 АрЬ. 3&роп1с& в аквасистеме первого типа (.рис. 1 А) во 150 особей А.

pectinifera или 70 особей Aph. Japónica в аквасистеме третьего типа (рис. 1 В). Наиболее удобна аквасистемэ второго типа (рис. 1 Б), оснащенная трехступенчатым внешним фильтром., который позволяет реже делать частичные смены ИМВ (3-4 раза в год) и выполнять профилактические работы вне аквариума с животными. Количество и состав пищи. По нашим наблюдениям, A. pectlnlfera -эврифаг, питающийся неспециализированно; два других вида тоже достаточно всеядны. Привезенных с Дальнего Востока звезд в течение- первых двух недель мы не кормили, давая возможность адаптироваться к искусственным условиям. При кормлении звезд через два-три дня после транспортировки иногда происходит гибель особей A. pectlnlfera и особенно часто автотомия лучей у особей Aph. Japónica и L. anthostlcta.

Кормом для звезд в искусственных условиях могут служить моллюски (кальмар, мидия), креветки, водоросли Ulva, Porphyra, Cladophora, различные обрастания на камнях, привезенных с моря (для A. pectlnlfera). Мы кормили звезд в основном филе кальмара, рыбой или мидиями три раза в неделю. При этом давали около 0,5—1 г (для A. pectlnlfera) или 3 г (для Aph. Japónica и L. anthostlcta) пищи на особь. Такое питание было достаточным для созревания гонад л. pectlnlfera и Aph. Japónica в течение трех -пяти месяцев после нереста, стимулированного 1-метиладенином. Температурный и световой режим. Привезенные с моря животные легче адаптируются при пониженной температуре (lit" после транспортировки в теплое время года, 10" и ниже - в холодное). Особи со зрелыми гонадами могут нереститься спонтанно. Поэтому низкую температуру воды мы поддерживали до тех пор, пока не требовалось получить нерест звезд. За несколько дней до получения

нереста температуру постепенно повышали до значения, на 2-3° ни* того, при котором происходит нерест звезд в море. В день получения нереста температуру повышали до нерестовой.

В целом можно заключить, что A. pectlnifera менее холодолюбива, чем Aph. Japónica и L. anthoaticta (звезда в течение двух недель способна переносить повышение температуры до 26°), ее можно содержать при 16-13". Для звезд сем. Asteriidae температуру не следует поднимать выше 12-14°. Состояние гонад у этих видов ухудшается при температуре выше 20°.

Прямой яркий свет (ртутная лампа ДРЛ-250, 12 ч день/12 ч ночь) отрицательно действует на состояние гонад A. pectlnifera, совместно с повышением температуры, может, по-видимому, стимулировать спонтанный нерест звезд со зрелыми гонадами (в наших условиях это произошло с L. anthostlcta). Поэтому мы содержали взрослых особей при умеренном искусственном освещении (2 люминесцентные лампы по 20 Вт при высоте аквариума 50 см), с помощью реле времени имитируя сезонные изменения продолжительности светового дня.

Гормональная стимуляция и нерест звезд. Иы вводили разное количество 0,14 мИ раствора 1-МА (0,2-0,5 мл/луч A. pectlnifera, 0,8-1 мл/луч Aph. Japónica). Звезды со зрелыми гонадами начинали нерест после введения минимальной дозы гормона. В этом случае достаточно инъецировать один из лучей. Звезды, не готовые к нересту, не отвечали на стимуляцию даже после повторного введени: максимальной дозы гормона В каждый луч, или выметывали незначительное количество половых продуктов. При инъецировании звезд со зрелыми гонадами самцы начинали нерест через 10-20 мин

после инъекции, самки - через 30-60 мин. Прямой зависимости мехду количеством ответивших на стимуляцию звезд и температурой, при которой их содержали, мы не обнаружили.

С помошью гормональной стимуляции мы вызывали нерест звезд в декабре (Aph. Japónica), январе, феврале и марте (A. pectinifera) т.е. в то время, когда в естественных условиях нерест не происходит. Зародыши и личинки при этом развивались нормально. Повторный нерест A. pectinifera (февраль. O.tt мл/луч) был получен через три месяца после предыдущего (ноябрь, 0. £1 мл/луч): Aph. Japónica - через пять месяцев после предыдущего (декабрь, 0,8 мл/луч - июнь, 1 мл/луч).

3.2. Культивирование зародышей, выращивание личинок и стимулирование их оседания.

В разделе Дано описание разработанных нами методов культивирования зародышей и личинок морских звезд и обсуждается влияние различных внешних факторов. Было проведено шесть опытов, в которых условия культивирования личинок варьировали. Наиболее успешные результаты были получены при использовании стеклянных цилиндрических банок (5л) и пластиковых мешалок, соединенных с двигателями ДСД-60. Определено, что при вырашивании планктотрофных личинок морских звезд внешние факторы (температура, движение воды, свет и др.) имеют существенное значение, однако более важным является адекватное питание. Необходимым условием получения поздних стадий развития личинок А. pectinifera. Aph. Japónica, их оседания и метаморфоза является присутствие в культуре диатомовых микроводорослей Phaeodactylum tricornutum.

В нашей работе оседание и метаморфоз личинок двух видов были получены без использования антибиотиков. При появлении у брахиолярий A. pectinifera и Aph. Japónica органов прикрепления личинок помешали в чистые стаканы с субстратом из аквариумов со взрослыми звездами, покрытым различными обрастаниями. Оседание личинок обоих видов происходит с интервалами в несколько дней, при этом "передовые" личинки оседают через один месяц после оплодотворения. Это совпадает с данными, известными для A. pectinifera. Продолжительность планктонной жизни в море личинок Asterias amurensis (как и Aph. Japónica, относящейся к сем. Asteriidae), определяют примерно в полтора-два месяца (Касьянов и др.. 1983).

Избирательность субстрата у брахиолярий двух видов выражена слабо, но в разной степени. Для стимулирования их оседания вполне достаточно присутствия створок устриц или мидий, покрытых бактериально-водорослевой пленкой. Личинки Aph. Japónica в наших опытах на другой субстрат не оседали. Личинки A. pectinifera, кроме створок моллюсков, способны оседать на камни и водоросли-макрофиты, а при создании определенных условий - на дно пластмассовых чашек Петри. При отсутствии подходящего субстрата готовые к оседанию брахиолярии A. pectinifera плавают в течение двух недель, а затем деградируют. Брахиолярии Aph. Japónica при оседании, по-видимому, обладают фотоотрицательной реакцией. У личинок A. pectinifera. подобно личинкам Coscinasterlas сalamariа (Barker. 1977). она отсутствует или слабо выражена.

В литературе практически нет сведений о методах выращивания ипедших метаморфоз особей морских звезд, немногочисленны :дения об их питании. В наших опытах ювенильные звезды двух юв развивались в течение двух - двух с половиной месяцев, [овия их культивирования и развитие подробно описаны в работе.

I. Развитие морских звезд в лабораторных условиях.

;риональное развитие. В литературе существуют достаточно 1РОбные данные о росте, созревании ооцитов и дроблении яиц А. ítinifera (см. обзор Davydov et al.. 19Й9). Отдельные сведения гются о зародышевом развитии Aph. Japónica: данные о развитии anthosticta отсутствуют. Нет также сведений о зависимости >должительности делений в период дробления, а также ранних шов развития от температуры.

В нашей работе описано эмбриональное развитие трех видов гэд при разных температурах, определено время выхода юбластул из оболочек. Установлено, что развитие Aph. Japónica, аобно A. pectlnifera. проходит с образованием складчатой зстулы. Развитие L. anthostlcta очень похоже на развитие Aph. ponica. Для зародышей A. pectlnifera и Aph. Japónica при разных <пературах были измерены величины Та- единицы продолжительности эвития, равной продолжительности одного деления в период ихронных делений дробления (Детлаф, Детлаф. 1960: Dettlaff. ttlaff, 1961) и построены графики зависимости этой величины от мпературы (рис. 2). Наиболее удобно измерять продолжительность го клеточного цикла. Построенные кривые позволяют определить личину То при любой температуре в пределах зоны оптимальных

температур. Нижняя- и верхняя границы зоны температур, при которы: возможно нормальное дробление зародышей A. pectinifera из зал. Петра Великого, составляют 10 и 24°С. Интересно, что у A. pectinifera из зал. Муцу (о. Хонсю) дробление прекращается при температурах выше 28 и ниже 12"» iKomlnami. Satoh, 1980). Зародыш! Aph. japónica более чувствительны к недостатку кислорода в воде, чем зародыши A. pectinifera. и выращивать их сложнее. По нашим данным, зона температур, при которых возможно нормальное дробление зародышей Aph. japónica из зал. Петра Великого, ограничена температурами 8 и 2Z'. Зону оптимальных температур дл? Aph. japónica можно примерно определить от 10 до 18<а .

tgMKH

i30 120

\

\

\ \

\

л

\ 4° 1\

К •> \

К * ч >

о 0

о о

110

SO 80 70 ЕО SO 40 30

8 Ю 12 Я 16 18 20 22 24 26 t°C

Рис. 2. Зависимость продолжительности деления дробления от

температуры для Asterina pectinifera (о) и Aphelasterias japónica (•). По оси абсцисс - температура, по оси ординат время развития.

Мы определили продолжительность развития зародышей А. рес-:inifera от осеменения во начала стадий вращения ( > . вылупления

л.

при шести температурах, и стадии гаструляции (при пяти, [ля зародышей Aph. Japónica определена продолжительность развития iT осеменения до начала стадии враиения при двух температурах. остэмбриональное развитие. Описание развития A. peetinifera и ph. Japónica включает стадии ранней, средней и поздней гаструлы, иплеврулы, ранней, средней и поздней бипиннарии, брахиолярии и аннего развития ювенильных особей: развитие L. anthosticta сследовано до стадии средней бипиннарии. Личинки Aph. Japónica и . anthosticta развиваются менее синхронно, чем A. pectinifera: тличаются темпы роста иеломов. длина преоральной лопасти, азмеры тела.

Наиболее интересны поздние стадии развития личинок, ормирование и строение их прикрепительного аппарата, метаморфоз

Развитие ювенильных особей. Формирование органов прикрепления ачинается на стадии поздней бипиннарии. У личинки A. pectinifera а стадии брахиолярии (рис. ЗА) в медиальную брахиолу реобразуется медиовентральный вырост, на котором находятся два яда конических прикрепительных папилл - по 5-7 в каждом ряду рис. 3 Б). В основании медиальной брахиолы находится рикрепительннй диск, а по его бокам - две латеральных брахиолы. гсущие по б прикрепительных папилл округлой формы. Латеральные рахиолы личинки A. peetinifera имеют вид небольших клубковидных простое; у недавно прикрепившейся личинки диск выдается за эеделы их папилл и папилл медиальной брахиолы. Возможно считывая то. что у личинок A. pectinlfera стадия перешагивания

Рис. 3. Постэмбриональное развитие морских звезд.

А-3 - Asterina pectinifera: А - брахиолярия, Б - органы прикрепления брахиолярии. В - личинка после прикрепления к субстрату, Г - ювенильная особь в день оседания, Д,Е - особ! на 21-й день развития, Ж.З - особь на 75-й день развития: И-0 - Aphelasterlas japónica: И - брахиолярия, К - органы прикрепления брахиолярии. Л - ювенильная особь в день оседания, М,Н - особь на 16-й день Развития, О - особь на 70-й день развития;

ан - амбулакральные нохки: бр - брахиолы; лв - латеральные выросты: па - папиллы: пд - прикрепительный диск; р -ротовое отверстие: юш - ювенильные шипы.

киолами по субстрату отсутствует). что у личинок звезд отр. aulosida роль брахиол в момент прикрепления не так эственна, как у личинок звезд отр. Forcipulatida.

Брахиолярия Aph. japónica значительно крупнее (2 мм) ■сиолярии A. pectlnifera (1.1 мм) и имеет очень длинные гральные выросты тела (рис. 3 И). На аборальной стороне янитивного тела звезды за три-четыре дня до оседания имеются зитые ювенильные шипы, у A. pectlnifera они отсутствуют. У {иолярии Aph. Japónica на вентральной стороне медиодорсального >ста формируются три сходных по размеру брахиолы (рис. 3 К). 1ая брахиола имеет 9-12 прикрепительных папилл. Папиллы таяывэются и вне брахиол, двумя рядами (по три-пять в Каждом) юлагаясь по бокам прикрепительного диска. На поверхности са брахиолярий A. pectlnifera и Aph. Japónica впервые для ;ких эвеэд обнаружены ресничные- структуры, по длине гветствуюшие апикальным ресничкам папилл. Они, по-видимому, влияют сенсорную функцию.

После прикрепления к субстрату тело личинки у обоих видов (ается. сильно сокращаются латеральные выросты (рис. 3 В, Л). i ювенильной звезды в задней части личинки постепенно вмещается из латерального положения в терминальное. Медиальная сиола A. pectlnifera трансформируется в стебелек прикрепления, ¡тая особь принимает грибообразную Форму (рис. 3 Г), аэование стебелька прикрепления, характерного для брахиолярии >ectinifera, у Aph. Japónica мы не наблюдали.

В работе с использованием СЭМ исследована морфология ■ильных особей A. pectlnifera. зафиксированных в день оседания

3 Г), на 3-й, 7-й. 21-й (рис. 3 П.Е) и 75-й (рис. 3 *.3> после оседания: особей Aph. Japónica - в лень оседания (рис.

3 Л), на 2-й, 16-й,(рис. 3 М.Н) и 70-й (рис.- 3 О) день после оседания. Основные межвидовые отличия Касаются формы тела, расположения и скорости роста ювенильных' шипов, формирования амбулакральных ножек и ротового отверстия. Максимальные размеры звезд на последней из исследованных стадий составляют ¿130 мкм (А pectinifera) и 380 мкм (Aph. japónica).

3.5. Сравнительное описание развития ресничного покрова у личине исследуемых видов.

На стадиях ранней и поздней гветрулы реснички равномерно покрывают тело личинок (рис. ¿I А,Б). Формирование ресничных шнуров начинается на стадии диплеврулы. Реснички концентрируютс*

Рис. Д. Схема развития ресничных шнуров у планктотрофных личинок

морских звезд (точками обозначены реснички): а - ранняя гаструла, б - поздняя Гаструла, в - диплеврула, г -Ранняя бипиннария, д - средняя .бипиннария, е - поздняя бипиннария, брахиолярия (6 - бластопор, ад,пр,по -адоральный, преоральный и посторальный ресничные шнуры, п -пояс ресничек); ж - расположение ресничек на участке шнура (реснички удалены).

А Б В Г Д

жруг ротового отверстия личинки, а также на латеральных зодольных участках будущего посторального шнура (рис. 1 В). Чуть >эхе реснички концентрируются на поперечных участках »рмируюиихся шнуров по краям преорального и анального щитков.

На стадии ранней бипиннарии формируется, замыкаясь в кольцо, эеоральный ресничный шнур, ограничивающий фронтальное поле эеоральной лопасти (рис. ¿1 Г). На этой стадии реснички эвномерно покрывают валики шнуров. Их длина около 20 мкм.

Методами СЭМ и ТЭМ установлено, что у личинок на стадии эедней бипиннарии апикальные части клеток, несущих реснички, энного уже их базальных частей и тесно прилегают друг к другу. Зразуя собственно ресничный шнур (пояс ресничек). Таким образом, гснички, прежде рассредоточенные по ширине валиков шнуров эвномерно, на их отдельных участках концентрируются в виде эяса, проходящего по внешней стороне (рис. й В).

По мере развития латеральных выростов и преоральной лопасти лчинок усложняется конфигурация ресничных шнуров, имеющих яогочисленные изгибы. Снимки поздней бипиннарии и брохиолярии А. sct±nifeI•a показывают, что на одних участках валика пояс эсничек расположен в его центральной части, на других - проходит

его нижней или верхней части (рис. и Е). Реснички расположены Поль шнура в шахматном порядке, косыми дуговидными рядами, зличество рядов ресничек по ширине валика шнура варьирует от 5 о 11 (рис. й Ж). На дорсальной стороне тела личинок реснички асположены более редко, чем на циркуморальном поле: их длина оответствует длине ресничек шнуров. Реснички полости глотки средняя бипиннария, брахиолярия А. рес1:1п15ега) значительно линнее ресничек шнуров.

Одной из важнейших функций ресничного покрова планктотрофн личинок является трофическая. Исследованию особенностей его строения и Функционирования посвяшен большой ряд работ (см. обзора Strathmann, 1962: Gilmour, 1988), но механизм захвата и перемещения частиц при питании личинок во многом остается невыясненным. По данным Стрэтмэна (Strathmann. 1971. 1974, 1975 Strathmann et al.. 1972), у бипиннарий и эхиноплутеусов частит Задерживаются и транспортируются ко рту ресничками шнуров и ресничками хорошо развитого циркуморального поля. Частицы задерживаются вследствие индуцированного, локального изменения биения ресничек.

Иные данные о механизме захвата пищевых частиц планктотрофными личинками получены Гилмуром (Gilmour, 1978, 19' 1981, 1985. 1986, 1988). Исследование питания плутеуса Lytechl! plctus и бипиннарии Plsaster ochraceus показывает (Gilmour, 19 1986, 1988), что биение ресничек создает течения ламинарного типа, направленные назад рта личинки; при этом форма тела личи такова, что часть воды заходит в околоротовую впадину, принося собой частицы. Лишь небольшая часть водорослевых клеток меняет направление движения вблизи пре- и посторальных шнуров; такие частицы так и не достигают адорального шнура. Это говорит о то что не локальное изменение биения ресничек играет главную роль при задерживании частиц. В околоротовой впадине течение образу водоворот и сближает частицы с ресничками адорального шнура. Реснички шнура направляют ток воды внутрь полости глотки. Име* так, считает Гилмур. происходит поглощение бактерий, являющих«: основным компонентом пищи личинок антарктических морских звез; (Bosch et al., 1988), и очень крупных клеток динофлагеллят личинками Acanthaster planci (Olson et al., 1988).

Наши наблюдения показывают, что при питании личинок течения, издаваемые ресничками, направлены в основном спереди назад, чкроводоросли попадают в околоротовую впадину, огибая зеоральную лопасть с боков и следуя вдоль внутренней стороны эеорального ресничного шнура, а также поверх преоральной зпасти. Приблизившись к ресничкам адорального шнура, частицы эпадают в полость глотки, оттуда в пищевод и в нем экапливаются: отдельные частицы, отходя от адорального шнура, ie к нему не возвращаются. Это соответствует наблюдениям 1лмура. Вместе с тем. наряду с биением ресничек под прямым углом шнуру (Strathmann, 1972, 1982), существенную роль может играть обнаруженное нами расположение ресничек вдоль шнура в виде >яса разной ширины, переходящего иэ центральной части валика в 1жнюю или верхнюю. При этом должна изменяться ориентация >сничек относительно шнура, что может облегчать задерживание и *ремешение пищевых частиц ко рту.

У ювенильных звезд даже через два месяца после оседания на зальной и аборальной стороне имеются реснички. Они обнаружены на шах. поверхности тела между ними, терминальных щупальцах. 5лиэи амбулакральных ножек. Особенно велика их концентрация в ¡террадиусах лучей и вокруг ротового отверстия. Возможно, что гсничный покров ювенильных звезд A. pectinifera и Aph. Japónica, ж и у взрослых особей некоторых видов звезд (Boolootian, 1966). шолняет трофическую функцию и они способны питаться

1топланктоном.

выводы.

1. Предложены методические приемы и рекомендации, дающие

возможность круглогодичного содержания взрослых особей А. pectinlfera и Aph. japónica в контролируемых искусственных условиях вдали от моря.

2. Предложены практические приемы и рекомендации температурной i

гормональной стимуляции нереста звезд в осенне-зимний пери< их гонадного цикла (вне сезона размножения в природе).

3. Разработанные и впервые предложенные методы культивирования

эмбрионов и личинок A. pectinlfera и Aph. japónica в искусственной морской воде, стимулирования оседания и метаморфоза личинок позволяют получать любую стадию их Развития в заранее запланированные сроки. U. Определена продолжительность одного деления в период

синхронных делений дробления ) для зародышей A. pec-tinifera и Aph. japónica в широком диапазоне температур. Полученные данные позволяют прогнозировать время наступлеь стадий дробления и раннего развития при разных температура

5. Описано эмбриональное, личиночное и раннее постметаморфное

развитие Asterina pectinlfera и Aphelasterias japónica -видов, принадлежащих к разным отрядам. Данные для A. pec-tinifera в сочетании с имеющимися в литературе позволяют дать завершенную таблицу нормального развития этого вида. Данные о развитии Aph. japónica и L. anthosticta получены впервые.

6. С поионьй сканирующей электронной микроскопии исследовано

развитие ресничного покрова у планктотрофных личинок трех видов морских звезд и строение прикрепительных органов

брахиолярий двух видов. Полученные данные позволили выделить несколько основных этапов формирования ресничных структур, выполняющих локомоторную, трофическую и сенсорную функции и сравнить их у исследованных видов.

Морских звезд A. pectinifera и Aph. Japónica можно

использовать в качестве объектов биологии Развития; L. ап-thosticta более требовательна к условиям транспортировки и содержания в искусственных условиях и поэтому менее пригодна для экспериментальных биологических исследований.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

v.vdov P. V. . 0.1. Shubravvi and H.J. Herrmann. Uber Haituns und Zucht des Kammseesternes (Patlria pectinifera Muller et Troschel) im Meeresaquarium // Aquarien Terrarien.1485. N 3. Р. 31-37.

етьякова Л.В.. Шубравый О.И.. Давыдов П.В. К вопросу об оценке острой токсичности при дампинге // Тр. ГОИН. М., Гидромет, 1985. вып. 171. с. 59-62. выдов П.В.. О■И. Шубравый. A.B. Цетлин. С.Ш. Паутов и С.Г.

Васецкий. Культивирование морской звезды Patina pectinifera в аквариуме замкнутого цикла // Биология моря. 1986. N 5. с. 67-71. yydov P.V.. 0.1. Shubravyl and S.G. Vassetzky. Methods for

maintaining starfish and obtainine gametes and embryos year round // In: Methods in Cell Biology, 1986. N 27. P. 375-378.

Davydov P.v.. Q.I.- Shubravyi and S.G. Vassetzky. Larval develop-

ment of starfishes as revealed by lons-term culture of the embryos // Develop. Growth and Differ.. 1988. N 30 p. 163-169.

Давыдов П.В.. О.И. ШубРавый. A.B. Цетлин. С.Г. Васецкий. Раэвити личинок морских звезд при культивировании в аквариуме замкнутого иикла //'Биология моря. 1989. N 2, с. 35-10 Давыдов П.В.. О.И. ШубРавый. С.Г. Васеикий. Продолжительность

одного митотического цикла ( „; в период синхронных делений дробления у морской звезды Аз1ег1па р'есМп^ег // Онтогенез.1989. N 20. с. 58-62.

Davydov P.V.. Shubravyi Q.I.. Vassetzky S.G. The starfleh As-

terlna pectlnifera (Muller et Troschel, 1842). In: Animal Species, for Developmental Studies. Ed* by T.A.Dettlaff and S.G.Vassetzky. Vol. 1. Invertebrates, ch 11. New York and London. Consultants Bureau. 1989, pp. 285-309.

Davydov P.V.. Vassetzky S.G. Development of starfish larvae and

Juveniles during lone-term culture in artificial sea water // In: NATO Advanced Study Institute. Experimental Embryology in Aquatic Plant and Animal Organisms. Short Communications, 1989.

Давыдов П.В. 0 таксономическом положении гребешковой патирии Patiria (Asterina) pectlnifera // Биология моря, в печати.