Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПИЛЕНГАСА MUGIL SOIUY BASILEWSKY, 1833, АККЛИМАТИЗИРОВАННОГО В ВОДОЕМАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ.

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПИЛЕНГАСА MUGIL SOIUY BASILEWSKY, 1833, АККЛИМАТИЗИРОВАННОГО В ВОДОЕМАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ."

Я-3 3 ОЗЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФГУП «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ» (ВНИРО)

На (градах рукописи УДК 597.593,4:597-114.78

Пьянова Светлан« Владимировна

ОСОБЕННОСТИ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПИЛЕНГАСА Ми%й $Миу ВазИетку, 1855, АККЛИМАТИЗИРОВАННОГО В ВОДОЕМАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ.

Специальность 03.00.10 - Ихтиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 2002

Работа выполнена в ФГУП "Всероссийский научно-нес ледовательс кий институт рыбного хозяйства и океанографии" (ВНИРО)

Научный руководитель:

доктор биологических наук Е.В. Мнкоднна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Г,И. Рубан кандидат биологических наук Н.Г. Емельянова

Ведущее учреждение: кафедра биоэкологни и ихтиологии Московской государственной технологической академик

Зашита состоите* "20" декабря 2002 г. в 11 часов на заседании Специализированного Совета Д 307.004.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства н океанографии (ВНИРО)

Автореферат разостзд ноября 2002 г.

Ученый секре1 ь

СпецналнзирО" <•• - Совета, канд. к

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, Строение различных звеньев репродуктивной системы рыб, в том числе их половых желез - одна из значимых проблем ихтиологии. Исследования закономерностей га метагенеза и строения половых клеток рыб, необходимы как для решения задач рыборазведения, так и сохранения естественных популяций ценных промысловых рыб и приобретают особую важность в современных изменяющихся экологических условиях среды их обитания. Эти работы крайне важны для рыб - акклиматизантов, обитающих в новых для них водоемах и климатических зонах, где являются объектами разведения, выращивания и промысла.

В водоемах России имеется несколько видов рыб - акклиматизантов, ставших объектами отечественного рыбного хозяйства, и в их числе дальневосточная кефаль пиленгас (Ми°И зошу В<т1е\\'зку, ¡855). Этот вид к концу 50-х - началу 90-х годов прошлого века широко освоил водоемы южных морей Европейской часта России и натурализовался в новых условиях обитания. Высокая численность вновь сформированной популяции этого вида позволила ему стать в А зово-Чер поморском бассейне одним из промысловых объектов (Воловик, 2001), ОДУ которого по России на 2002-2005 гг. составляет 3,5тыс. т.

В соответствии с теорией акклиматизации А. Ф. Карпевич (1993) у рыб-акклиматизантоп формируются адаптации к новым условиям обитания, что находит отражение в строении и функционировании их системы воспроизводства. Дополнительный оклад вносят различные неблагоприятные факторы среды, которые отрицательно сказываются на строении половых желез (Кош ел ев, (968; Никольский, 1974; Попова, 1977; Романов, 1990; Лукин, Кашулин, 1991; Белова н др., 1993; Решетников, 1994,1995; Саввактова и др., 1995; Акимова, Рубан, 1996; Корниенко и др„ 1998; Белова и др., 1998; Павлов и др., 1999; Емельянова и др„ 2000; Рубан, 1999; Белова и др., 2001). Современная экологическая ситуация в Азовском и Черном морях неблагоприятна для гидробионтов, и особенно, для новых в этих водоемах видов рыб. Наиболее уязвимой мишенью, подверженной воздействию неблагоприятных факторов среды, может оказаться воспроизводительная система.

Ранняя диагностика различных нарушений в строении половых желез и клеток рыб возможна с использованием примененного нами гистологического метода.

Ряд аспектов гаметогекеза пиленгаса из дальневосточных водоемов, а также ареала вселения, были предметом исследования па разных этапах его акклиматизации (Куликова и др., 1993; Моисеева, 1985, 1987, 1994; Моисеева, Любомудров, 1997), однако у молоди эти проблемы не изучали. После натурализации вселетща, особенности протекания оо - и сперматогенеза пиленгаса практически не известны, в том числе в российских территориальных водах Азовского моря и причерноморских лиманов, различающихся по гидрохимическим условиям. Особое значение эти работы приобретают в настоящее время в период интенсивного воздействия промысла на самовоспроизводящуюся популяцию и (продуцента пиленгаса.

Цель и задачи работы. Цель работы - выявление особенностей репродуктивной системы у пиленгаса из дальневосточных водоемов и различных регионов ареала акклиматизации в связи с адаптацией к новым условиям обитания на фоне интенсивной промысловой эксплуатации.

Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

1. провести анализ имеющихся данных литературы по биологии размножения, строению половых желез пиленгаса из естественного ареала и водоемов вселения за период, предшествующий началу наших исследований;

2. исследовать анатомию и морфофизиологические показатели гонад и печени у самок и самцов пиленгаса из российских и украинских оод Черного и Азовского морей;

3. изучить гистологическое строения половых клеток самцов и самок, в том числе молоди, пиленгаса из Азово-Черноморского бассейна в разные периоды полового цикла;

4. сравнить строение гонад и половых клеток особей из естественного дальневосточного ареала и водоемов акклиматизации в современный период;

5. выявить особенности роста и созревания вител логе иных ооцитов и уточнить

характер нереста пиленгаса в ареале акклиматизации;

6. оценить наличие и количество аномал»» органов и тела у разновозрастного пиленгаса ¡в разных районов обитания;

7. проанализировать связь между патологиями строения тела и внутренних органов с состоянием экологии среды обитания в ареале акклиматизации.

Научная новизна. Впервые описано формирование и строение половых желез у неполовозрелых самок и самцов черноморского пиленгаса (сеголетки, годовики, двухгодовнки). Проведено Сравнение особенностей строения гонад разных стадий зрелости и половых клеток у самок и самцов пиленгаса из естественных водоемов и ареала акклиматизации в период активного промыслового освоения этого вида в Азово-Черноморском бассейне. Установлено, что в ареале акклиматизации у пиленгаса более крупные ооциты и выше плодовитость. Впервые описано наличие гигантских ядрышек в ооцитах периода цитоплазм этического роста пиленгаса из различных районов обитания, охарактеризованы тип нереста и гермафродитизма пиленгаса. Выявлено, что аномалии семенников и печени, а также тела имеются у пиленгаса во всех регионах обитания, однако в Азово-Черноморском бассейне их количество наибольшее.

Практическое значение. Настоящая работа является частью мониторинговых исследований биологии пиленгаса в ареале интродукции. Ее результаты положены в основу банка данных по репродуктивной биологии пиленгаса в Азово-Черноморском бассейне. Полученные нами результаты позволяют точнее определять стадию зрелости гонад самцов и самок, что особенно важно при искусственном воспроизводстве пиленгаса. Выявленные аномалии строения его тела и органов следует использовать в качестве индикаторов оценки здоровья популяции вселенца в сложных экологических условиях Азово-Черноморского бассейна.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на национальных и международных научных форумах: 9-й Международной конференции по болезням рыб и моллюсков (Греция, о. Родос, 1999); IV Чешской ихтиологической конференции (Чехия, г. Водняны, 2000), Международной конференции "Aqua 2000" (Франция, г. Ницца, 2000), Международной конференции по биологическим основам устойчивого развития прибрежных морских экосистем (г. Мурманск, 2001), Межрегиональной конференции ''Морфологические и

физиологические особенности гкдробионтов" (Москва, 2002). Материалы диссертации были использованы в годовых отчетах ВНИРОза 1998-2001 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Объем и структура текста. Диссертация содержит 194 страниц машинописного текста, 40 рисунков, 30 таблиц. Она состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов исследования, выводов и списка литературы. Список цитируемой литературы включает 3S6 названий, из которых 29 работ на иностранных языках.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, В главе приведены сведения по биологии дальневосточной кефали пиленгаса: экологии, распространению в современный период, миграциям, питанию, росту, созреванию, нересту и плодовитости. Дан анализ литературных данных об истории акклиматизации пиленгаса из водоемов Дальнего Востока в водоемы европейской части России (Казанский, 1966, 197!, 1997; Казанский, Старушек ко, 1980, 1984; Семененко, 1992) и о его натурализации в новых условиях Азово-Черноморского бассейна (Глубокой, 1994; Мпкодииа, 1994; Орлов, 1997; Пряхин, 1997; Воловик, Пряхин, 1997, 2000; Воловик, 1998; Воловик, 2001; Смирнов и др., 2000). Большое внимание в обзоре уделено изученным особенностям развития и функционирования воспроизводительной системы пиленгаса (Казанский, 1968; Шкарина и др., 1990; Моисеева и др., 1987; Моисеева, Любомудров, 1997), а также последствиям воздействия антропогенных факторов на рыб в целом, их органы и системы, а также ткани и клетки.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ, Выбор мест исследования был обусловлен необходимостью сравнительного анализа морфофюиологнческих показателей и строения воспроизводительной системы пиленгаса в нативном ареале и регионе акклиматизации, В ареале акклиматизации с целью изучения особенностей строения половых клеток и гонад у пиленгаса материал был собран в Кизилташской системе лиманов Черного моря с мая по октябрь 1995-2002 гг., в Геленджикской бухте Черного моря в июне 1999 г, в СудакскоЙ (июнь-июль 1996, 1998 гг.) и Канакской бухтах (июнь 2000-2001 гг.) южного побережья Крыма, в Керченском проливе у г. Тамань (май 2000 г.), а также в

юго-западной части Азовского моря б период траловой учетной съемки пиленгаса на ПТР «Денеб» в июне 2001 г. Итюпланктонные съемки проводили ежегодно с мая по июль на всей акватории Кизилташских лиманов. Кроме этого, материал собирали в пресноводном водоеме-охладителе Курской АЭС в марте 1998 г., куда пиленгас был завезен из черноморских лиманов с целью биомелиорации.

В нативном ареале материалы были собраны в устьевых и эстуарных участках рек Барабашевка (май 2000), Раздольная и Рязановка Приморского края (апрель 2001) и бухте Юго-Западная западного побережья Татарского пролива, расположенной на юге Хабаровского края вблизи г. Советская Гавань (июль 2000). Всего исследовано 16S8 "экземпляров рыб, в том числе 1324 штук молоди и 362 половозрелых особи.

В работе использованы общепринятые методы биологического анализа рыб (Лравдин, 1966), метод морфофизиологических индикаторов (Шварц, Смирнов, Добринский, 1968). Содержание тяжелых и переходных металлов определяли методом атом ко-абсорбционной спектрофото метри и (Методические указания.,, 19S1), Определение стадий зрелости гонад пиленгаса проводили по схемам, предложенным для кефалевых рыб (Моисеева, Могильная, Стзрушенко, 1987; Моисеева, Любомудров, 1997). Анатомию семенников пиленгаса описынали согласно 8-балльной шкапе, предложенной для тихоокеанских лососей (Пукова и др., 2002; Методические указания..., 2002). Аномалии строения тела и органов разновозрастных особей пиленгаса регистрировали визуально и фотографировали фотоаппаратом Canon 300.

Для гистологического анализа образцы гонад пиленгаса (1 -2 см3) фиксировали в 4%-ом растворе формальдегида. Гистологическую обработку материала проводили по стандартным методикам (Ромейс, 1953; Роскин, Левинсон, 1957). Микрофотографии с гистологических срезов гонад делали с помощью микроскопов с автоматической фотокамерой Leica DM LS Olympus CH-2 при увеличении окуляра 10х и объективов 4, 10, 20, 40 и ЮОх. Для гистологических исследований было нспользовано 260 разновозрастных рыб с гонадами различных стадий зрелости. Средние диаметры ооцитов, их ядер и ядрышек измеряли с помощью окуляр-микрометра. Полученные результаты обработаны статистически (Плох и не кии, 1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ II ОБСУЖДЕНИЕ.

Глава 3. Репродуктивная система пиленгас» из разных регионов

обитания.

3.1. Морфофизиолог и чес к не показатели.

В мае-и юле в А зов о-Черноморском бассейне половозрелый пиленгас представлен в основном созревающими и отнерестившимися особями. Доля последних возрастает к концу июля от 20 до 40%. В Азовском море - у представителей обоих полов этот показатель несколько выше (табл.1).

Таблица Í. Средний гонадосомагический индекс (%) самок и самцов пиленгаса из

разных районов Азов о-Черноморе кого бассейна и естественного ареала.

ГСИ,%

Район Встречае- созревающие особи отнерестившиеся особи

вьпова мость,0/« самки самцы самки самцы

Черное море

бухта Канаки 96 22,0 7,8±1,0 1,8±0,3 4,1 ±0,4

бухта Судакекая 74 25,0±9,2* 12,3±1,9 2,7±0,5 -

л. Кизил та шс кие 76 14,5±3,9* 9,7±3,4 2,1 ±0,3 1,4 ±0,4

б, Геленджик с кая 94 21,7*3,4 14,3+0,3 0,93 -

средняя 20,8±5,5* 11,0±!,б5* 1,9±0,4* 2,8±0,4*

80 Керченский пролив

г. Тамань 12,2 11,3 1,23 -

юго-западная часть Азовского моря

45.9-46,4° с.ш,-35,3-36,7" в.д. 88 26,4± 3,5* 12,7± 2,5* 5,9±0,7* 0,8

Приморье 3 Дальний Восток

Г 35,2 - I -

Примечания: прочерк означает отсутствие данных, *- различия достоверны с

вероятностью 0,01.

Обращает на себя внимание вариабельность ГСП, как у созревающих, так и у отнерестившихся самок, В целом по бассейну наиболее высокий гонадосоматическин индекс и другие морфофизиологические показатели (длина, масса, коэффициент упитанности, индекс печени), отмечены у созревающих особей из Азовского моря.

В Приморье с апреля по июнь за 2 года исследований половозрелый пиленгас практически не встречен. Размерные и морфоф и зи ол о ги ческие показатели пиленгаса (длина, масса, коэффициент упитанности, гонадосом этический индекс) одного

S

физиологического состояния из разных районов естественного ареала также различаются. Так и Приморском крае, у особен из р. Раздольной в 2001 г, в конце апреля, они оказались выше, чем у рыб той же стадии зрелости как из близлежащей р. Барабашевка в конце июня, а также из бухты Юго-Западная Татарского пролива в середине июля 2000 г. Созревающие самки пиленгаса из различных районов обитания по степени убывания средней величины ГСП располагаются следующим образом: Приморье - Азовское море - побережье Крыма - северо-восточное побережье Черного моря (Табл. I), Это свидетельствует о морфоф из подоги чес кой вариабельности пиленгаса не только в обширном регионе акклиматизации, но и в разных районах иятинкого ареала.

3.2. Размеры ооцитов и икршшк, плодовитость и сроки не ре ста пидаиаса.

V черноморского пиленгаса, отловленного в мае, в яичниках как Ш, так и IV стадий зрелости, когда большинство половых клеток находятся в периоде тро ф оплазмэтического роста, имеются вителлогенные ооииты разного размера. Л.С. Овен (1976), изучавшая размерный состав ооцитов в гонадах порционно нерестящихся черноморских рыб, выделяла среди пи* 3 группы клеток: крупные, средние и мелкие. В яичниках пиленгаса периода трофо плазм этического роста нами также выделены 3 размерные группы половых клеток. Доля крупных вителлогенных ооцитов в яичниках у черноморского пиленгаса составляет 60,9%, средних: -18,6%, мелких -20,5%, а их средний диаметр, измеренный после фиксации в 4%-нам формальдегиде, соответственно, равен 1050,5 мкм, 725,9 мкм и 389,9 мкм. В отличие от этого, у дальневосточного пиленгаса в конце июня в яичниках нами обнаружено только две группы половых клеток. Крупные имеют диаметр 707,9 мкм, мелкие - 236,1 мкм. Соответственно, доля первых равна 95,4%, вторых - 4.6%. Судя по размерному составу ооцитов (Овен, 1976), пилсигас относится к порционно созревающим видам. В разнос время нерестового периода в яичниках пиленгаса другие авторы также находили две или три порции вителлогенных ооцитов (Казанский, Старушенко, 1980, 1984; Микодина, 1994). Наличие двух, а не трех групп ооцитов у приморского пиленгаса, вероятно, можно объяснить тем, что в конце июня первая порция икры уже выметана.

Полученные намн в начале периода нереста данные позволяют заключить, что у черноморского пиленгаса формируется три порции ооцитов. Кроме того, особенности протекания заключительного этапа созревания ооцитоз пиленгаса (Глубокое и др., 1991), состоящего из нескольких, фад (слияние жировых капель, миграция ядра к анимальному полюсу, гомогенизация желтка и гидратация ооиита), позволяют считать, что у пиленгаса зрелые яйцеклетки овулируют асинхронно. Таким образом, пиленгас следует относить к видам с прерывистым типом созревания ооиитоа и асинхронным прерывистым выметом окулирующих яйцеклеток многочисленными порциями.

Размеры витсллогсиных ооцитов а яичиитх IV стадии зрелости, по нашим данным, у черноморского пиленгаса в среднем значительно крупнее (на 342 мкм), чем у дальневосточного (табл.2), Масса самок азово-черно морс кого пиленгаса, его индивидуальная и относительная плодовитость также превышают соответствующие показатели дальневосточных рыб. Индивидуальная абсолютная плодовитость (ИАП) черноморского пиленгаса на 22% больше, чем у дальневосточного.

Таблица 2. Репродуктивные показатели пиленгаса в ареале акклиматизации и

нативных водоемах в 2000-2001 гг.

Район вылова Т, "С Кол-во _рыб Масса самок, кг ИАП, млн. шт. оп, шт./г Диаметр лидирующих оо пито в, мкм

Дальний Восток, р. Барабашевка 16-18 23 0,96± 0,10 1,339± 0,238 1174,6 707,97

Азово Чсрно-морский бассейн Кпзилта-шские лиманы 16-24 1181 1,63± 0,16 1,628± 0,028 * 1050,22± П,32

Побережье Крыма 21-25 104 2,36± 0,21 - - -

Азовское море 23-25 50 3,5б± 0,23 - - -

'-данные достоверны с вероятностью > 0,05.

Нерест пиленгаса в Кизилташской системе черноморских лиманов, по нашим наблюдениям, происходит с середины апреля по первую декаду июля (Норвилло, Пьянова, 2001), а в Приморье отмечен в мае - конце июня (Дехник, 1951; Пьянова и др., 2001). Для пиленгаса крымского побережья указывают конец мая - середину июля (Чесалнна, 1997, 2000), В Молочном лимане и прилегающей части Азовского

моря - начало мая - начало июля (Чесалина, 2000; Чесалина и др., 2001). Выявленные нами сроки вступления в нерест пнлснгаса из черноморских лиманов (апрель) более ранние, чем в других районах Азоео-Черноморского бассейна, а также Приморье: май (Звягина, 1961) или конец июня-июль (Ильина, 1951; Казанский, 1963; Мизюркина, Мизюркин, 5983; Мизюркина, 1984; Шкарина, Курдяева, 1990). Таким образом, период нереста пиленгаса в ареале акклиматизации начинается на 1-1,5 мес. раньше, за счет чего длится дольше, чем в нативных водоемах. Это определяется более теплым климатом в южных морях России и ранним прогревом вод в Азово-Черно морском бассейне, особенно в мелководных лиманах. Однако в районах этого бассейна с более высокой температурой нерестовый период вновь сокращается за счет более быстрот созревания очередных порций ооцитов.

Гидратация пелагической икры пиленгаса происходи! в теле самки на завершающем этапе созревания, во внешней среде дополнительного набухания не происходит, или оно незначительно. Оптимальной соленостью для эмбрионального развития икры считают 22-25°оо (Булли, 1994), при которой вся икра сохраняет положительную плавучесть и выживает наибольшее число эмбрионов. Ее плавучесть обеспечивается, в основном за счет жировой капли, размер которой в ареале вселения увеличен по сравнению с таковой в натавком ареале (Булли, 1994; Пряхин, Воловик, 1997; Чесалина, 2000),

Таблица 3, Размер развивающихся икринок пиленгаса в разных районах обитания.

Район вылова Диаметр икринок, мм Соленость, %о Автор

Черное море 0,87 10-17.8 Чесалина и др., 2001

лиман До ну мае 1,01 18 Чесалина, 2000

Кизилташские лиманы 1.01 0,93-1,09 17-21 Наши данные

Азовское море 0,68 10-12 Чесалина и др., 2001

Молочный лиман 1,01 17 Чесалина, 2000

Дальний Восток 0,83-1,05 32 Дехник, 1951; Мизюркина, 1984

Размер развивающихся икринок пиленгаса в разных районах ареала варьирует (табл. 3). В Кизши ашской системе лиманов северокавказского побережья они крупнее, чем

И

в воде Приморских заливов и сходны с диаметром икринок в лиманах Молочном и Донузлав. В остальных районах Аэово-Черноморского бассейна они мельче, чем на Дальнем Востоке. Таким образом, размер икринок обусловлен как соленостью воды, в которой дозревают самки и происходит развитие икры, так н массой и плодовитостью самок. Это приводят к вариации икринок по размерам,

3.3, Особенности гаметогснеза пиленгаса.

Ряд аспектов гаметогенеза пилен гас а из дальневосточных водоемов (Казанский и др., 1968; Шкарина, Курдяева, Мизюркина, ! 990), из лиманов Черного моря (Казанский, Старушснко, 1984), а также в течение выращивания маточного стада (Моисеева, 1987; Моисеева, Могильная, Старушенко, 1987), были описаны исследователями. Однако после натурализации вселен ца, особенности протекания его гаметогенеза изучали только у самцов (Моисеева, Любомудров, 1997),

Развитие и особенности строения половых желез и клеток у пиленгаса из Азовского моря, а также причерноморских лиманов российского побережья, различающихся по гидрохимическим условиям, неизвестны. Поскольку пиленгас достигает половой зрелости в Азово-Чсрноморском бассейне на один год раньше (Пряхин, 1996), чем в ареале происхождения, остается невыясненным цитологический механизм ускорения созревания.

3.3,1. Оогенсз и гистологическое строение яичников.

Полученные нами результаты позволили дополнить и расширить имеющиеся данные описанием цитологических изменений яичников пиленгаса в процессе роста и созревания гоиад из различных районов ареала акклиматизации и дальневосточных водоемов. При гистологическом изучении строения яичников пиленгаса в различных регионах Азово-Черноморского бассейна и Приморья обнаружены некоторые неизвестные ранее особенности, позволяющие им размножаться в широком диапазоне абиотических факторов.

Начальные этапы развития гонад изучали у рыб из КизнлташскоЙ системы лиманов Черного моря. Установлено, что у мальков массой 0,19-0, 88г при длине 1,96-4,15 см половые железы не определяются ни визуально, ни гистологически. Впервые они обнаруживаются гистологически у сеголеток средней массой 2, 92г при

длине около 6 см, при этом визуально они еще не различимы (Норвилло, Пьянова, 2001). У этих рыб обнаружены половые клетки только самок - оогонии и ооциты ранней профазы мейоза (мейоцнты). Сперматогонин в гонадах мальков в этот период не выявляются. В отличие от пиленгаса, у аборигенных кефалей сингиля и остроноса оогонии впервые появляются значительно позже - только у годовиков массой 50-90 г {Моисеева, Могильная, Писзревская, 1988) и двухлеток массой 100г (Могильная, Моисеева, 1985). Очевидно, цитологическая дифференцировка половьк желез у самок акклиматизанта пиленгаса осуществляется более чем на год раньше по сравнению с аборигенными кефалями и дальневосточным пиленгасом, что связано с его переселением из более холодных условий.

Известно, что в пресных водах пиленгас не только растет, но и формирует полноценные гонады, однако никогда не нерестится (Abraham et а!., 1966). Вымет его половых продуктов в этих условиях возможен лишь после стимуляции завершающих этапов созревания гормональными индукторами. Развитие половых желез в пресных водах изучено крайне мало. Нами показано, что у двухгодовиков пиленгаса, выращенных в холодной пресной воде в водоеме-охладителе Курской АЭС, половые железы только 60% рыб достигли II стадии зрелости. Из них 33, 3% оказались самками, 26,7% - самцами, остальные оставались ювенильпыми (Mikodina, Pjanova, 2001), Температурный режим в период выращивания пиленгаса был холоднее, чем в водоемах юга России, и близок к таковому в нативных водоемах. Таким образом, при выращивании в пресной воде в условиях средней полосы России темп развития гонад пиленгаса замедлен. Аналогичные данные получены в отношении лобана из прудов Средиземноморья {Abraham et at., 1966),

Динамика изменений ооцитов из яичников разных стадий зрелости у самок пиленгаса из А зово-Черноморского бассейна (Рис. 1) показывает, что при развитии гонад происходит не только увеличение размеров ооцитов, но и разброс из диаметров на каждой стадии зрелости не перекрывается между собой; что определяется разнообразием условий развития.

и н-т т

Стадии зрелости

Ряс. К Динамика изменений диаметров созревающих ооцитов из яичников разных стадий зрелости у самок пиленгаса Азово-Черноморе ко го бассейна в 1995-2001 гг.: 1-Крым, 1995-2000 г., 1- Кизилтащские лиманы, 1995-200 г., 3-Азовское море, 2001г.

Анализ размеров ооцитов одного качественного состояния незадолго до вымета, но еще не гидратированных, выявил их необычайно широкую вариабельность (Табл. 4), связанную, мо-видимому, не только с разным временем поимки созревающих самок, по и реализацией ими в различных районах ареала в течение сезона размножения разных порций сформированных ооцитов.

Таблица 4. Диаметры зрелых негидратированных ооцитов и сроки нереста пиленгаса в Азово-Чсриоморскош бассейне.

район вылова год срок вылова диаметр ооцитов сроки нереста

Азовское море 2001 середина июня 555,04± 16/1 конец мая-июиь

Крымское прибрежье 1998 июнь 445,5б± 38,64 май-июль

Киэилташские лиманы 2000 середина мая 267,4б± 5,74 апрель-и юль

различия достоверны с вероятностью > 0,05

Следовательно, при вымете Очередных порций размеры ооцитов существенно уменьшаются из-за уменьшения пластического резерва самок. Вероятно, именно поэтому у дальневосточных, более мелких самок пиленгаса формируется только две порции ооиитов, из которых вторая не выметывается, а резорбируется.

Данные о размерном составе ооцитов в яичниках зрелых самок пиленгаса и времени поимки нерестовых самок позволяют предположить, что азово морс кие самки к середине июня уже выметали первую порцию икры (рис. 2), а самки из крымских бухт и кизилташских лиманов - но две порции.

Выявленная нами широкая вариабельность размеров вителлогеиных ооцитов у пиленгаса связана, по-видимому, пе только с разным временем поимки созревающих самок, но и реализацией ими в различных районах ареала в течение сезона размножения разных порций сформированных ооцитов.

Вопрос о типе икрометания черноморских кефалей и пиленгаса остается дискуссионным. Присутствие несном в уловах самок с гонадами VI ,ми стадии зрелости во многих районах Черного моря, также как и данные о размерных группах ооцитов в яичниках IV стадии зрелости (см. раздел 3.3), свидетельствует о возможности неоднократного икрометания в течение одного нерестового сезона. На эту закономерность после нерестового состояния яичников и характера нереста у других видов рыб указывал еще В.А. Меиен (1939), Поскольку вителлогенез у кефалей осуществляется довольно быстро, в течение 1-1,5 мес. (Вилелская, 1980), то после нереста в апреле ^ли мае происходит дозревание следующей группы ооцитов трофоплазматического роста и, соответственно, осуществляется повторный нерест самок в конце июня-июле. Экологическая ситуация в эти месяцы благоприятна для нереста кефалей, о чем свидетельствует первый пик нереста аборигенной кефали

лобана в это время (Апекин и др., 1976; Апекнн, Виленская, 1978; Гнатченко, 1979; Виленская, 1980; Куликова, 1981). В условиях А зово-Черно морс кого бассейна младшие генерации вителлогенных ооцитов реализуются, а на Дальнем Востоке, вероятно, она не

диаметр ооцитов, мкм выметывается из-за отсутствия

Рис. 2. Размерный состав ооцитов пиленгаса

из Канаке к ой бухты Черного моря в комплекса подходящих экологических

яичниках IV стадии зрелости, 1996г. ,

факторов, в первую очередь

температуры, при условии обитания пиленгаса у северных фа ниц ареала семейства кефалевых.

О порционности икрометания

Рис. 3, Яичник VI „л, стадии зрелости ш,летгаса свидетельствует и пиленгаса из Азовского моря, 2001 г, выявленное нами присутствие в ув. 20x10; стрелки - запустевшие

фолликулы яичниках отнерестившихся самок не

только запустевших фолликулов и цнтоплазматических ооцитов, но и клеток в фазах вакуолизации и первоначального накопления желтка (рис. 3). Аналогичные данные известны для черноморских лобана и сингиля (Гнатченко, 1981; Куликова, 1981; Куликова, Лошаков а, 1982), однако ранее считали, что вторая порция в яичниках этих видов резорбируется. В тропических и субтропических зонах других районов Мирового океана кефали исходно имеют порционный тип икрометания (Stenger, 1959; Abraham, 1964), Следовательно, растянутость нерестового периода у самок пиленгаса достигается порционностью икрометания на базе асинхропности роста ооцитов в период вителлогенеза. Таким образом, наши исследования подтверждают предположение Б.Н. Казанского с соавторами (1968, 1984) о многопормионности нереста дальневосточного пиленгаса в Черном и Азовском морях и являются следствием особенностей зоогеографического распространения кефалевых из тропической области Индо-Вест Пацифики.

3.3.2, Аномалии ооцитов.

У самок пиленгаса из разных районов современного ареала обитания в ооцитах периода цитоплазматического роста среднее число ядрышек варьирует от 1,53 до 5,58 штук (Mikodiiia, Pjatiova, 2001).

Ядрышки в ооцитах рыб обычно небольшие - около 3 мкм, как правило, их размеры не измеряют. Наряду с обычными, мелкими, в ооцитах пиленгаса этого периода развития нам» обнаружены гигантские ядрышки. Впервые они были выявлены у самок пиленгаса, пойманных вблизи Крымского побережья Черного моря, начиная с 1996 г., а в 1997 г - из Кизилташских лиманов. Ранее они

Рис. 4. Ооцнты II ступени цитоплазм этического роста в яичниках самок пиленгаса с нормальными (Н) н гигантскими ядрышками ( ГЯ ): А -Крымское прибрежье, 2001 г, В - Азовское морс, 200! г, С -Татарский пролив, 2000 г.

отсутствовали. Диаметр и среднее количество гигантских ядрышек варьирует от 6,03 мкм и 2,52 шт. (в водоеме-охладителе Курской АЭС) до 9,19 мкм и 1,56 hit. (в бухте Канаки). Исследователь морфологии яйцеклеток В.Н. Иван ков (2000) ни у одного из 56 изученных им видов рыб, включая пиленгаса, не упоминает о таких ядрышках, нет их и па приведенных им микрофотографиях. Однако для ооцитов кефалевых рыб ядрышки таких размеров известны. Так, в центре ядра ооцитов начала цитоплазм этического роста черноморского сингиля Liza aura/a (R.) было описано присутствие лишь одного большого ядрышка (Куликова, Лошакова, [982). Одно, крупное ядрышко характерно и для ооцитов периода мейотических преобразований осетровых (Райкова, 1968) и некоторых других видов рыб (Петрова, 1956).

Гигантские ядрышки в ооцитах периода цитоплазматического роста у пиленгаса из различных районов ареала обитания в исследуемый нами период встречались

повсеместно (рис. 4). Причины появления множественных гигантских ядрышек и их роль в ооцитах пиленгаса неясны. Есть мнение, что это связано с нарушениями гаметогенеза в неблагоприятных условиях, как, например, у

молоди белого толстолобика из водоема -

у пшенгаса из раздольной, охладителя Чернобьгльской АЭС (Макеева и др., 2001 г, увеличение 10x40,

1994). Возможно также, что появление

Рис. 5. Амитоз трофоп лазматич ее ко го ооцита

гигантских ядрышек (запасаемых РНК-матриц) - адаптация, связанная с похолоданием климата в северном полушарии.

Кроме гигантских ядрышек, среди трофо плаз магических ооиитов в гонадах пиленгаса из р. Раздольной Приморского края встречались редкие амитозы (рис.5). Описанные особенности строения ооиитов. по нашему мнению, нельзя назвать нормой, так как они изменяют естественный ход гаметогенеза на клеточном уровне (Сакуи, 1954; Акимова и др., 1987).

3.3.3. Особенности сперматогенеза пиленгаса.

Впервые состояние половых желез, годичный цикл и шкала зрелости самцов пиленгаса из ареала акклиматизации изучены Е. Б, Моисеевой и А. К. Любомудровым (1997). Однако ими были использованы половозрелые самцы с гонадами разных стадий зрелости, выловленные в одном регионе. Развитие семенников у особен на разных этапах онтогенеза, в частности у молоди не изучено. Нами исследованы особенности строения семенников у самцов разного размера не только из различных регионов ареала акклиматизации, но и из нативных водоемов. Полученные нами результаты в целом совпадают с описанными в литературе цитологическими особенностями сперматогенеза, возрастом первого созревания пиленгаса и продолжительностью нереста самцов в ареале акклиматизации и в водоемах происхождения (Казанский и др. , 1968, Ш кари на и др. , 1989). Однако нами установлено, что среди годовиков пиленгаса массой 28 г и длиной 13 см самцы еще не выявляются, Впервые семенники обнаружены у двух голо в и ко в, однако в это время среди мужских половых клеток присутствуют редкие ооциты периода _ _ . , , цитоплазматического роста (рис. 6). Ранее

w^Sf '"У^^ЗвК* .5; многими исследователями отмечалось наличие

' ооиитов в семенниках половозрелого пиленгаса

из Приморья (Казанский, 19б§ Щкарина и др.,1989) и Азово-Чсрно морского бассейна Рис,6. Семенники пиленгаса (Казанский, Старушенко, 1980, 1984; Моисеева,

т водоема-охладителя Могильная, Старушенко, 1987), а также у других

Курской АЭС с ооцитами

ранней профазы мейоза; видов кефалей в различных регионах Мирового

стрелками указаны ооциты, океана Мое> 1966 ОяИе! е! а!.,

1969' Вшз1ё, Вги51£, 1975), Они встречаются у 45.7% самцов (Моисеева, Любомудров, 1997), на основании чего пиленгаса стали относить к видам с частичным гермафродитизмом. Отсутствие самцов у годовиков пиленгаса и обнаружение гермафродит пых гонад у двухгодовнков позволяет констатировать у пиленгаса наличие ювенилыюго протогинического гермафродитизма, при котором изначально все особи являются самками, а в дальнейшем их гонады переопределяются в сторону самцов. Протогииический гермафродитизм присущ также горбуше (Персов, 1975) и европейскому угрю (Безденежных и др., 1983). Как способ определения пола, он, по-видимому, является у рыб исходным типом для функционального гермафродитизма (оку невидные) и гиногенеза (серебряный карась), позволяющим регулировать соотношение полов, как в теплых, так и суровых условиях существования.

В последние соды у разных, видов рыб из естественных водоемов возросла встречаемость аномалий - фенодевиантов (Кирпичников, 1987) в строении тела и особенно гонад, что связывают с возрастанием антропогенной нагрузкн на водоемы (Белова и др., 1993; Сслюков ндр., 1994; Савваитова и др., 1995, Павлов и др., 1999; Шарова, Лукин, 2000). У пиленгаса из разных регионов обгггания нами также были отмечены анатомические отклонения в строении яичников и семенников;

Глава 4. АНОМАЛИИ СТРОЕНИЯ ТЕЛА И ОРГАНОВ У ПИЛЕНГАСА.

4

2

3

2

уменьшение в размерах или отсутствие одной

гонады, кровоизлияния,

-.дЯ наличие мелких и средних долей,

перетяжки в разных

участках, винтообразные

Рис. 7 , Аномалии морфологии гонад пиленгаса из различных районов вылова : 1- перетяжки гонады, 2 добавочные доли, 3- недоразвитие одной из гонад, 4- перехлест.

перехлесты всей

гонады, сжатие тела гонады с боков (Рис. 7).

Однако аномалии гонад встречаются реже, чем аномалии печени и других органов, что может объясняться большей устой ч и костыо репродуктивной системы (Микодина. 1994; Глубокой, Микодина, 1996, 1997). Из выше перечисленных фенодевиантов репродуктивный потенциал снижают только перетяжки, перехлесты гонад вокруг своей оси и перекручивание семя вы носящего протока, поскольку создают механические препятствия для выведения половых продуктов п уменьшают объем генеративной ткани (Воронина, 1974; Савваитова и др., 1998; Белова и др., 1998; Павлов н др., 1999; Талпкпна и др„ 1999; Микодина и др., 2001; II у ков а и др., 2001).

Аномалии строения тела и органов отмечались у пиленгаса из Кнзилташск-он системы лиманов Мерного моря и до начала наших исследований (М)к(кЛпа ет а!,,1999; М!ко<1ща а!., 2000). Это, кроме фенодевиантов гонад, обнаруженных нами, различные нарушения строения тела и внутренних органов; искривление позвоночника, патологии окраски печени, кровоизлияния и опухоли печени, ожирение луковицы аорты, патологии желчного пузыря, опухоли желудка, патологии селезенки, которые отмечались и в период проведения наших исследований. Например, у сеголетков в (998-2002 гг. средняя доля искривленных особей составляла около 10% при вариациях в разные годы от 6,5 % до 14,5%, В 1998-2000 гг. доля рыб с патологией печени у пиленгаса из системы Кизилташских

лиманов варьировала от 11,1 до 50,0 %, а у рыб из крымского прибережья -была несколько ниже: 10,5-41,8%. Изменение окраски печени обусловлено жировой дистрофией, что приводит к увеличению и печеночно-соматического индекса (ПСИ) у рыб 1У-У стадий зрелости. Этот показатель был также выше у пиленгаса в Кизилташских лиманах -1,69-3,24%, а у особей крымского прибережья Черного моря он

1998 1999 2№Ю 5001

Рис, 8. Общее число аномалий строения тела и внутренних органов у особей пиленгаса из различных районов обитания в 1998-2001 гг.: 1-Крым, 2- Кизилташские лиманы, 3- Геленджик. 4- Сов. Гавань, 5- р. Раздольная.

варьировал от 0,88 до Е,68%, V дальневосточного пиленгаса, кроме того, обнаружены нарушения формы пилорнческих придатков желудка в виде их дихотомии. Общее число аномалий тела и органов у пиленгаса в различных районах вылова показано на рис. 8.

4.1. Содержание тяжелых и переходных металлов в среде обитания н теле

пиленгаса.

С целью выявления причин возникновения аномалии органов и тела у черноморского пиленгаса изучено содержание тяжелых и переходных металлов в воде Кнзилташской системы лиманов как места натула и нереста пиленгаса, а также прилегающей к ним прибрежной акватории моря, В 1996 г. концентрации меди, свинца и железа превышали предельно-допустимую величину (ПДК) на 39-244%, 47% и 264% соответственно. В воде Анапском бухты в период нерестовой миграции пиленгаса концентрации свинца превышает ПДК на 21%, медь — на 55%. Видимо, на качество воды влияет мелкий каботажный пассажирский транспорт, В воде Новороссийской бухты отмечено повышенное содержание свинца (на 82%), что связано с влиянием расположенного здесь нефтяного порта. Однако, в 1997 г. концентрации металлов в исследованных участках акватории не выходили за пределы ПДК, что свидетельствует о межподовых флуктуациях наличия загрязняющих веществ. Наибольшее содержание металлов в воде характерно для весенне-летнего периода, осенью оно было в пределах нормы.

В органах и тканях пиленгаса количество тяжелых и переходных металлов, по нашим данным 1996 г., не превышало предельно-допустимые концентрации, которые, однако, приняты только для продовольственного сырья и пищевых продуктов. Вместе с тем указывается, что в печени пиленгаса, пойманною в Керченском проливе, содержание меди и свинца было выше медицински-допустимого уровня соответственно в 1,9 и 1,25 раза (Авдеева, 1988; Авдеева и др., 1993),

Полученные нами данные по содержанию тяжелых и переходных металлов в среде обитания пиленгаса и в печени указывают на одну из реальных причин высокой частоты встречаемости аномалий у этого вида в новых условиях обитания. Превышение содержания железа в печени пиленгаса на порядок среднего уровня

других промысловых рыб Мирового океана (Морозов, Петухов, 1986) ведет к интоксикации рыб и нарушению физиологических процессов, во многих из которых железо выступает как ко-фактор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Обнаруженные нами изменения в воспроизводительной системе пиленгаса при его акклиматизации в новых условиях носят приспособительный характер.

Основные представители семейства кефалевых распространены в тропических и субтропических водах, Азово-Ч ер но морские кефали и пиленгас обитают на северных окраинах ареала семейства. Для рыб низких широт северного полушария характерно раннее полоэое созревание и порционность нереста, в отличие от высоких широт, где они поздно созревают и единовременно размножаются (Никольский, 1974). Именно такие адаптации имеются у пиленгаса Дальнего Востока, где самки созревают относительно поздно, а в их яичниках происходит сокращение порций ооцитов до двух, из которых выметывается только одна. Акклиматизация пиленгаса в более теплых водах Азово-Черноморского бассейна привела к увеличению размеров рыб, абсолютной плодовитости самок, сокращению на один год возраста достижения половозрелости, более раннему началу и большей продолжительности нереста с выметом трех порций икры в условиях более длинного вегетационного периода. Наличие у пиленгаса протогинического гермафродитизма, как у горбуши и европейского угря, по-видимому, является приспособлением для поддержания соотношения полов и численности в условиях высоких широт.

ВЫВОДЫ

1, Размеры производителей, абсолютная индивидуальная плодовитость и диаметры дефинитивных ооцитов у самок пиленгаса из ареала акклиматизации больше, чем из дальневосточных водоемов.

2. Темп оогенеза у пиленгаса а ареале акклиматизации на его начальных и завершающих этапах выше, чем б нативных водоемах, что определяет ускорение наступления периода половозрелостн в новых условиях обитания. Темп развития гонад пиленгаса в холодной воде водоемов средней полосы России замедлен по сравнению с тепловоднымн условиями Азовского и Черного морей.

3. Размерная вариабельность и цитологическая разно качественность ооцитов пиленгаса в период вителлогенеза, особенности нереста и гистологическое состояние яичников в разные периоды нерестового сезона позволяют заключить, что в ареале акклиматизации этот вид является порционно нерестящимся.

4. В ядрах ооцитов периода цитоплазм этического роста пиленгаса, обитающего в нативном ареале и регионе акклиматизации, обнаружены гигантские ядрышки, которых не было до 3 996 г,

5. Для пиленгаса из разных регионов обитания характерно наличие особей, преимущественно самцов, с аномалиями в строении гонад, и, особенно, внутренних органов и тела, а доля таких рыб выше в ареале акклиматизации.

6. Отсутствие самцов среди сеголеток и годовиков пиленгаса и наличие ооцитов в семенниках у двухголов и ков свидетельствуют о наличии у пиленгаса ювенильного нротогинического гермафродитизма.

7. Выявленные особенности строения и функционирования репродуктивной системы пиленгаса имеют приспособительный характер как в натиопом ареале, так н в А зо во-Черно морс ком бассейне - регионе акклиматизации,

Бл аголар ности.

Автор приносит большую благодарность своему научному руководителю д.б.н. Е.В. M и код иной за всестороннюю помощь во время работы над диссертацией. Сердечно благодарю за участие в сборе материала коллег из: ВНИРО - к.б.н. Глубокова А.И., к.б.н. Норвилло Г,В., к.б.н. Смирнова Б.П., к.б.н. Сторожук Н.Г. , Королева А,Л., Наволоцкого В.А., Бурканову Т.Н., Ключареву Н.Г.; АО МАРИНПО -к.т.н. Кузнецова В.В.; МГПУ - Зайцеву О.В.; АзНИИРХа - [к.б.н. Л. Г. Баландину!, к.б.н, Рекова Ю.И. и Беседина В.В.; Можайского ЭРЗ - главного рыбовода Точилику Т. Г., а также коллектив КНВКХ во главе с директором Карбачем В.А.

Список работ, опубликованных но теме диссертации.

1. Mikodina E.V., Glubokov А. I„ Pyanova S.V., Kuznetsov V.V. 1999, Skeleton and organ abnormal i lies in the Black sea acclimatized Haarder Mugil so-iuy (Bas.) // Abstr. EAFP Ninth International Conference on Diseases of Fish and Shellfish. Rhodes, Greece, 19lh-24ih September 1999. Г-43.

2. Mikodiiia E.V., Glubokov A. Ï., Pyaiiova S.V., Kuznetsov V.V, 2000, On some abnormalities of Haarder Mtigi! so-i ну {Bas.) in (he Black Sea // Abstr. Int. Conf. "Aqua 2000", May 2-6. Nice, France. P. 474.

3. I lop вилл о Г.В., Пьянова C.B. 200 î. Размножение пиленгаса в системе Кнзилташских лиманов на северо-западном побережье Черного моря // Биологические основы устойчивого развития прибрежных морских экосистем. Тезисы докладов (Мурманск. 25-28 апреля 2001г.) Апатиты. С. 172-174,

4. Пьянова C.B., Бурканова Т.Н., Ключарева Н.Г., Кузнецов В.В. 2001. Некоторые данные по биологии пиленгаса Mugi! so-iuy (Bas.) из Черного моря и дальневосточных водоемов // Актуальные вопросы экологии н охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий. Краснодар, С. 131-133.

5. Mikodina E.V, Pjanova S.V. 2001. Ovaries histological structure of the Haarder Mugi I so-iuy juveniles during its growth in fresh waters // Pond aquaculture in central and Eastern Europe in the 2Hh centure. Vodnany, Czech Republic, May 2-4. P.26.

6. Мнкоднна E.B., Пьянова C.B., Сторожук H.Г. 2002. Тератогения у пиленгаса Mugil so-iuy (Bas.) из самовоспроизводящейся морской популяции. // Труды ВНИРО. Т, CXLI. 325-336 с.

7. Смирнов Б.П., Наволоцкий В.А., Сторожук Н.Г., Пьянова C.B. 2002. Биологические показатели и состояние яичников черноморского акклиматизанта пиленгаса при выращивании в водоеме-охладителе Курской АЭС il Труды ВНИРО. T. CXLI. С, 336-351.

8. Смирнов Б.П., Пьянова C.B., Наволоцкий В.А., Сторожук Н.Г.. 2002, Вселение пиленгаса черноморского бассейна в центральную часть европейской России // Труды ВНИРО. Т, CXLI. С. 351-366.

9. Симаков Ю.Г., Микодина Е.В., Наволоцкий В,А., Пьянова Е.В., Точилина Т.Г. 2002, Зоны цитодифференцировки в эпителии хрусталика глаза пиленгаса {Mugil so-iuy Bas.) и связь их размеров с аномалиями в других органах рыб // Материалы Межрегиональной конференции "Морфологические и физиологические особенности гидробионтов" М,; МГТА. С. 84-87.

Подп. в печать 15.11.02 Объем 1,5 п.л. Тираж 120 экз. Заказ 42 ВНИРО. 107140, Москва, В. Красносельская, 17