CC BY
62
2015
Известия ТИНРО
Том 182
УДК 597.562:591.3(265.53)
Р.Р. Юсупов*
Магаданский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, 685000, г. Магадан, ул. Портовая, 36/10
ЭМБРИОНАЛЬНОЕ И ЛИЧИНОЧНОЕ РАЗВИТИЕ ТИХООКЕАНСКОЙ ТРЕСКИ GADUS MACROCEPHALUS ТАУЙСКОЙ ГУБЫ (СЕВЕРНАЯ ЧАСТЬ ОХОТСКОГО МОРЯ)
На основе экспериментальных данных приводятся сведения по эмбриогенезу и раннему постэмбриональному развитию тихоокеанской трески Gadus macrocephalus, размножающейся в Тауйской губе. Оплодотворенные икринки на II этапе развития имеют диаметр 1,000-1,250 мм, в среднем 1,103 ± 0,003 мм. В плазме бластодиска и бластомерах имеются многочисленные каплевидные включения, которые могут иметь значение своего рода антифриза, препятствующего промерзанию икринок трески при низкой температуре воды в период инкубации в естественных условиях. При температуре воды 2,2 и 5,2 оС длительность эмбриогенеза трески Тауйской губы в эксперименте составляла 490 и 768 ч. Предличинки трески вылуплялись при длине 4,28-5,10 мм, в среднем 4,34 ± 0,03 мм. Переход личинок на смешанное и экзогенное питание происходил в возрасте соответственно 6 и 10 суток при средних размерах 4,97 и 5,18 мм.
Ключевые слова: тихоокеанская треска, эмбриональное развитие, эмбрион, пред-личинка, личинка.
Yusupov R.R. Embryonic and larval development of pacific cod Gadus macrocephalus from the Tauyskaya Bay (northern Okhotsk Sea) // Izv. TINRO. — 2015. — Vol. 182. — P. 23-37.
Early embryogenesis and post-embryonic development of pacific cod Gadus macrocephalus Tilesius from the Tauyskaya Bay is investigated in experiment. Its fertilized eggs at stage II had the diameter 1.000-1.250 mm, on average 1.103 ± 0.003 mm. Numerous teardrop-shaped inclusions were observed in plasma of the blastodisk and in the blastomeres, presumably important for prevention of the eggs freezing under low temperature during incubation in vivo. Duration of the embryogenesis in vitro under the temperature 2.2 and 5.2 оС was 490 and 768 hours, respectively. The prelarvae hatched at the length 4.28-5.10 mm, on average 4.34 ± 0.03 mm, and turned to mixed and exogenous feeding in 6 and 10 days, at the mean length 4.97 and 5.18 mm, respectively.
Key words: pacific cod, embryonic development, embryo, prelarva, larva.
Введение
Как и на большинстве акваторий дальневосточных морей России, в северной части Охотского моря тихоокеанская треска Gadus macrocephalus — один из многочисленных представителей ихтиофауны и важный объект промысла.
В прошлом изучение биологии трески проводилось лишь в районах интенсивного промысла в западной части Берингова моря, у восточного и западного побережий Камчатки, а также у западного побережья Сахалина. В остальных районах исследования
* Юсупов Равиль Рашитович, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: yusupov@magniro.ru.
Yusupov Ravil R., Ph.D., leading researcher, e-mail: yusupov@magniro.ru.
трески не проводились долгие годы или носили отрывочный, эпизодический характер (Орлов, 1991).
Еще меньше литературных данных о раннем онтогенезе вида. В отечественной литературе имеются сведения лишь о двух успешных опытах по инкубации икры трески, обитающей у западного побережья Сахалина и восточной Камчатки (Мухачева, Звягина, 1960; Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013). В 2008-2009 гг. сотрудниками МагаданНИРО были проведены исследования по изучению репродуктивной биологии трески, размножающейся в прибрежье Тауйской губы, а также была предпринята попытка инкубации ее икры в естественных условиях. Результаты эксперимента авторы оценили как самые предварительные (Белый и др., 2011). В то же время проведение таких исследований важно не только с теоретической точки зрения, расширяющей представление об изменчивости вида по ареалу, но и с практической, позволяющей более качественно оценивать данные ихтиопланктонных съемок на североохотоморском шельфе в области видовой идентификации икры и ранней молоди.
В связи с этим нами были проведены экспериментальные работы по инкубации икры трески Тауйской губы с целью определить сроки прохождения этапов и основных стадий ее эмбрионального и раннего постэмбрионального развития и выявить региональные особенности морфологии вида, что и представлено в настоящей работе.
Материалы и методы
Исследования проведены в марте-апреле 2014 г. Половые продукты взяты от производителей трески, отловленной в Амахтонском заливе Тауйской губы в районе пос. Янского, в 20 м от берега на глубине 3 м. Икринки от одной самки были искусственно оплодотворены семенной жидкостью от трех самцов «сухим» способом (Расс, Казанова, 1966). При этом температуру воды, составлявшую в естественных условиях минус 1,7 оС, постепенно довели до 0,2 оС.
В дальнейшем оплодотворенную икру разделили на две партии. Первая партия инкубировалась с применением холодильного оборудования при среднесуточной температуре 1,5-3,5 оС (в среднем 2,2 оС), вторая — при 2,5-7,7 оС (в среднем 5,0 оС). Икринки содержали в неглубоких пластиковых контейнерах объемом 500 мл, предли-чинок и личинок — в 40-литровом аквариуме. Техника инкубации икры и содержания предличинок в аквариуме описана нами в предыдущих работах (Юсупов, 2009, 2010).
Прохождение этапов и стадий развития икры и личинок трески наблюдали на живом материале через микроскоп МБС-10 в горизонтальной и вертикальной оптической плоскости сечения с помощью камеры Ж.А. Черняева (1962). Ранжирование этапов и стадий эмбрионального и постэмбрионального развития трески проводили по Т.С. Рас-су (1946) и А.П. Макеевой (1992). Возраст отсчитывали с момента осеменения икры. Параметры икринок и личинок измеряли в делениях мерной сетки окуляр-микрометра с последующим пересчетом в миллиметры. Сумму тепла, необходимую для прохождения этапов и стадий эмбрионального развития, рассчитывали в градусо-часах (град./час). В течение 32 суток инкубации икры 3-4 раза в сутки и в течение 15 суток аквариального содержания предличинок и личинок трески 1 раз в сутки фиксировали процесс прохождения этапов и основных стадий развития. Всего проведено 128 серий наблюдений. Иллюстративный материал получен по результатам микросъемки с помощью цифровой фотокамеры «Rekam Presto 40M» через микроскоп МБС-10.
Результаты и их обсуждение
Эмбриональный период
Этап I. Активация яйца и образование бластодиска
Икра тихоокеанской трески Тауйской губы демерсального типа, ее развитие происходит на дне. Оболочка оплодотворенной развивающейся икры обладает слабой клейкостью. Об этом свидетельствует тот факт, что после 5 ч транспортировки до места стационарных наблюдений при распределении икры в инкубационные емкости часть
икринок оказалась агрегированной в группы по 5-7 шт. Агрегации легко распадались при небольшом механическом воздействии, но в состоянии покоя сохранялись весь период эмбриогенеза.
По результатам измерений нормально развивающихся икринок тихоокеанской трески Тауйской губы их диаметр колеблется от 1,000 до 1,250 мм при среднем значении 1,103 ± 0,003 мм. Имеющиеся литературные сведения (в совокупности с нашими данными) о размерах икринок тихоокеанской трески из 18 локальностей не подтверждают вывод А.В. Буслова с соавторами (Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013) о наличии у трески клинальной изменчивости, проявляющейся в уменьшении размера икринок с севера на юг. Как видно из приведенных в таблице данных, крупные и мелкие икринки отмечены как у северных, так и у южных популяций вида.
Размеры икринок тихоокеанской трески в разных районах обитания, мм Embryo size of pacific cod from different habitats, mm
Диаметр икры Район Источник данных
lim X
1,000-1,200 - Чукотское и Берингово моря Dunn, Matarese, 1987
0,950-1,110 0,980 Западная часть Берингова моря Мусиенко, 1970
- 1,000 Воды Британской Колумбии Alderdice, Forester, 1971
- 1,020 « Westrheim, 1996
- 0,960 Побережье штата Вашингтон «
- 1,17 « Полутов, Трипольская, 1954
1,140-1,260 1,210 Восточное побережье Камчатки Буслов, Сергеева, 2013
0,980-1,230 - Западное побережье Камчатки Моисеев, 1953
1,250-1,300 - « Борец, 1997
1,030-1,250 1,103 Тауйская губа Наши данные
0,950-1,110 1,000 Западное побережье Сахалина Мухачева, Звягина, 1960
0,920-1,040 - Зал. Петра Великого Горбунова, 1954
0,980-1,080 - Северное побережье о. Хонсю Inaba, 1931*
1,09-1,10 (0,80-1,40) 1,100 Зал. Муцу Yamamoto, Nishioka, 1952
0,980-1,110 - Западное побережье Японии Kamiya, 1916)**
- 1,270 Япономорское побережье Кореи Zhang, 1984
1,250-1,300 - Западная часть Желтого моря Uchida, 1936**
- 1,030 Восточно-Китайское море Seo et al., 2007
* По Н.Н. Горбуновой (1954) и В.А. Мухачевой, О.А. Звягиной (1960). ** По П.А. Моисееву (1953).
На момент первого просмотра через 5 ч после оплодотворения икра трески находилась на стадии формирования бластодиска, высота которого составила 0,160 мм (рис. 1, А). К концу этапа купол бластодиска увеличился до 0,179-0,188 мм при среднем показателе 0,174 мм. Поверхность желтка в основании бластодиска уплощенная, слегка вогнутая в срединной части. В плазме бластодиска обнаруживаются многочисленные каплевидные включения, хорошо заметные и в крупных бластомерах начальных циклов дробления. Необходимо отметить, что эта особенность икры еще не была описана в литературе по тихоокеанской треске. Подобные включения наблюдала Т.А. Перцева-Остроумова (1961) в икре полосатой камбалы Liopsettapinnifasciata зал. Петра Великого Японского моря, нерест и эмбриональное развитие которой происходят зимой при низких температурах воды, что побудило ее предположить их значение как своего рода антифриза, препятствующего промерзанию икринки. Аналогичные включения мы наблюдали в икре полярной камбалы Liopsetta glacialis Тауйской губы, у которой в естественных условиях большая часть эмбрионального периода также происходит подо льдом (Юсупов, 2010).
Этап II. Дробление
При средней температуре 1,1 оС продолжительность этапа дробления бластодиска 22 ч. Через 13, 15 и 17 ч после оплодотворения (21, 25, 28 град./час) проходят первые 3 цикла деления зиготы с образованием соответственно 2, 4 и 8 бластомеров (рис. 1, Б, В,
Рис. 1. Эмбриональное развитие тихоокеанской трески: А — стадия формирования бласто-диска; Б, В — стадия 2 бластомеров; Г — стадия 4 бластомеров; Д — стадия 8 бластомеров; Е, Ж — стадия 16 бластомеров; З, И — стадия 32 бластомеров; К — ранняя (крупноклеточная) бластула; Л, М — поздняя (мелкоклеточная) бластула. На рисунках Ж, И, К, М — вид икринок сбоку Fig. 1. Embryonic development of pacific cod: A — stage of blastodisc formation; Б, В — stage of 2 blastomers; Г — stage of 4 blastomers; Д — stage of 8 blastomers; Е, Ж — stage of 16 blastomers; З, И — stage of 32 blastomers; К — early (macrocellular) blastula; Л, М — late (microcercular) blastula. Ж, И, К, М — side view
Г, Д). Борозды дробления образуются с интерфазой в 2 ч. Еще через 6 и 12 ч (возраст 23 и 29 час) число бластомеров возрастает до 16 и 32 (рис. 1, Е, Ж, З, И). Увеличение длительности интерфазы между третьим и четвертым циклом клеточных делений связано с подготовкой клеточного материала бластодиска к сложным структурным изменениям, когда наряду с делением клеток в меридиональном направлении происходит их латитудинальное деление (параллельно экватору икринки), в результате чего формируется многослойная структура эмбриона.
Этап III. Бластуляция
Через 35 и 48 ч с момента оплодотворения (при сумме принятого тепла 45 и 62 град./час) эмбрионы трески проходят соответственно стадии ранней (крупноклеточной) и поздней (мелкоклеточной) бластулы (рис. 1, К, Л, М). К концу этапа купол бласто-диска достигает максимальной высоты, по периметру его основания видны крупные бластомеры и тонкий неровный слой перибласта.
Как и у исследованных нами видов камбал и тихоокеанской сельди, в икринках трески начиная с пятого цикла дробления в бластодиске обнаруживается все увеличивающаяся с возрастом асинхронность деления клеток. Судя по уменьшению размера бластомеров в направлении от края бластодиска к его центру, в центральной его зоне деление клеток происходит интенсивней, чем на периферии.
Этап IV. Гаструляция
В возрасте 53 час (69 град./час) процесс гаструляции начинается с передвижения перибласта в сторону вегетативного полюса. На рис. 2 (А, Б) хорошо видно, что два ряда разрозненных клеток перибласта выдвинулись из общей массы клеточного материала от основания бластодиска в сторону вегетативного полюса икринки. Еще через 5 ч (возраст 58 час) начинается движение остальной массы клеток бластулы, что выражается небольшим снижением высоты купола бластодиска.
При заданной в эксперименте температуре инкубации темпы обрастания желтка клетками бластодермы довольно низкие, и в возрасте 120 час ими покрыто лишь около 20 % поверхности желтка. Последовательными наблюдениями установлено, что уже в этом возрасте периферийная зона бластодиска оптически более плотная, чем его центральная зона. Это свидетельствует, что эвакуация клеток из центральной зоны клеточного скопления к ее периферии происходит быстрее, чем скорость обрастания ими поверхности желтка. Происходит постепенная концентрация клеточного материала в периферийной зоне бластодиска в виде кольцеобразного утолщения, что приводит эмбрион в возрасте 130 час к морфологическому состоянию зародышевого кольца (рис. 2, В).
Измерения с верхней точки наблюдения показали, что зародышевое кольцо представляет собой равномерный кольцевой валик шириной 0,089 мм, имеющий внешний диаметр 0,788 мм, или 76,1 % диаметра желтка.
Вследствие разной скорости эвакуации клеток из центральной зоны бластодиска на периферию зародышевое кольцо теряет равномерность: одна его часть, где формируется зародышевый узелок, расширяется до 0,225 мм, в то время как противоположная сторона не превышает 0,118 мм (рис. 2, Г, Д).
В возрасте 154 час (196 град./час) бластодермой покрыто 40 % поверхности желтка. Начинается процесс осевой конвергенции клеток, когда клетки бластулы начинают движение в широтном направлении, в сторону будущего осевого зачатка зародыша, охватывающего не только центральную зону бластодиска, но и боковую область.
Несмотря на то что осевая конвергенция клеток является частью общего эмбрионального развития всех костистых рыб, визуально этот процесс наблюдался в икринках лишь небольшого числа видов, в частности Баллардом (Ballard, 1973, 1981, 1982) в икринках Salmo gairdneri и Catostomus commersoni методом витального окрашивания разных участков и клеточных слоев бластулы.
В наших наблюдениях осевая конвергенция в икре трески происходила настолько активно, что этот процесс нам удалось визуально наблюдать без витального окрашивания клеточного материала (рис. 2, Е, Ж). На микрофотографиях икринок трески этого возраста и вплоть до завершения этапа одинаково хорошо видны как периферийная зона эпиболии желтка бластодермой, так и краевая зона конвергенции клеток в сторону осевого зачатка, а также освободившаяся (оптически менее плотная) область желтка, покрытая клетками перидермы.
В возрасте 175 час слой бластодермы покрывает около 70 % поверхности желтка. В ходе продолжающейся эпиболии и конвергенции купол бластодиска сильно уплощается, и в вертикальном плане валик теряет свою равномерность, одно его плечо почти
Рис. 2. Эмбриональное развитие тихоокеанской трески: А, Б — начало эпиболии; В — стадия зародышевого кольца; Г, Д — формирование осевого узелка; Е, Ж — осевая конвергенция клеток, возраст 154, 161 час; З — образование осевого зачатка (зародышевой полоски); И — закладка глазных пузырей; К, Л — стадия зародышевого щитка; М — образование желточной пробки; 1 — периферийная зона эпиболии, 2 — периферийная зона конвергенции
Fig. 2. Embryonic development of pacific cod: А, Б — beginning of epiboly; В — stage of germinal ring; Г, Д — formation of axial nodule; E, Ж — axial convergence of cells, age 154, 161 hours; З—formation of axial rudiment (embryonic streak); И — laying of optic vesicles; К, Л — stage of embryonic shield; М — formation of yolk plug; 1 — peripheral zone of epiboly, 2 — peripheral zone of convergence
исчезает, другое, где происходит концентрация клеточного материала и формируется эмбрион, увеличивается.
Продолжающаяся концентрация клеточного материала в области осевого зачатка эмбриона приводит к образованию зародышевой полоски. По литературным данным (Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013), в икринках трески у побережья юго-
восточной Камчатки зародышевая полоска начинает формироваться при обрастании бластодермой от 1/2 до 2/3 поверхности желтка.
В нашем эксперименте эта стадия наступала позднее (рис. 2, З). Зародышевая полоска в икринках трески Тауйской губы становилась четко различимой в возрасте 216 час (329 град./час) при обрастании бластодермой не менее 85-90 % поверхности желтка. В это время тело эмбриона охватывает 40 % окружности желтка. Из общей массы клеточного материала начинают рельефно выделяться головная и хвостовая части тела, в то время как туловищный отдел продолжает оставаться распластанным по поверхности желтка.
Развитие происходит быстро. В передней части туловища презумптивные клетки нервной системы образуют продольные складки, формирующие стенки мозговых пузырей, а спустя два часа по обеим сторонам головы образуются щелевидные полости глазных пузырей (рис. 2, И).
В возрасте 222 час глазные щели трансформируются в глазные пузыри, имеющие первое время продолговато-овальную форму и нерезко очерченные границы. Эвакуация глубоких клеток бластодермы в процессе конвергенции близка к завершению, и эмбрион вместе с прилегающей к нему с обеих сторон клеточной массой в поперечном плане представлен зародышевым щитком (рис. 2, К, Л).
К концу 10 суток развития при сумме принятого тепла 391 град./час в икринках завершается этап гаструляции. Эмбрионы охватывают около 60-65 % окружности желтка. Желточная пробка обнаруживает себя в виде плотного утолщения сразу за хвостовым отделом (рис. 2, М). Тело эмбриона рельефно оформлено, но остается частично погруженным в желток. Вследствие концентрации головного мозга существенно возрастает высота головы, и сформированные глазные пузыри приобретают округлую форму.
Этап V. Органогенез
Возраст 264 час (459 град./час). Эмбрион охватывает примерно 70 % окружности желтка (рис. 3, А). В срединной части тела начинается сегментация туловищной мезодермы с образованием 3-4 туловищных сегментов (сомитов). Конец хвостового отдела продолжает оставаться ланцетовидно заостренным и наполовину погруженным в желток. Еще через сутки эмбрион охватывает до 80 % окружности желтка и на 2/3 возвышается над ним (рис. 3, Б). Частично погруженные вентральной стороной в желточный мешок эмбрионы постепенно смещаются на нижнюю сторону яйца. Это свидетельствует о локализации общего центра тяжести (ранее проходившего через вертикальную ось икринки) в области формирования эмбриона, что приводит к смещению вегетативного и анимального полюсов. Продолжается активный процесс сегментации тела эмбрионов, количество сегментов возрастает до 12 пар. Происходит обособление головного мозгового пузыря от общего нервального тяжа с образованием двух энце-фаломер. С брюшной стороны на уровне первого сомита образуется зачаток печени в виде небольшой полусферы. У некоторых эмбрионов появляется Купферов пузырек.
В возрасте 350 час (684 град./час) завершается этап органогенеза с образованием хвостовой почки (рис. 3, В). Эмбрион охватывает 90 % окружности желтка. Тело полностью возвышается над желтком, за исключением головного отдела, остающегося частично погруженным в него. Число туловищных сегментов возрастает до 26-27 пар. Происходит формирование глазных бокалов и хрусталика путем утолщения стенок глазных пузырей и их инвагинации наружу и вовнутрь. У большинства эмбрионов просматриваются слуховые плакоды, а в нижней части тела, между головным и туловищным отделами, закладывается сердечная трубка. Развивается пигментация тела. Мелкие, слабо разветвленные меланофоры рассеяны вдоль задней половины тела, преимущественно в дорзальной его части. Начинает просматриваться тонкая плавниковая кайма, более развитая в концевой части тела. Как показали наблюдения, она образуется еще до отделения хвостового отдела от желточного мешка.
Этап VI. Отчленение хвостового отдела от желточного мешка
Возраст 360 час (706 град./час). Эмбрион охватывает 95-97 % окружности желтка (рис. 3, Г). В этом возрасте хвостовая почка, немного удлиняясь, отделяется от желточ-
Рис. 3. Эмбриональное развитие тихоокеанской трески: А — начало сегментации тела; Б — стадия Купферова пузырька; В — стадия хвостовой почки; Г — отчленение хвостового отдела от желточного мешка; Д — начало сердечной деятельности; Е — пигментация глаз иридофорами; Ж — относительная длительность стадий эмбрионального развития при разной температуре; З — предличинка с незавершенным эмбриогенезом
Fig. 3. Embryonic development of pacific cod: А — beginning of body segmentation; Б — stage of Kupfer bubble; В — stage of tail bud; Г — partition of caudal section from yolk sac; Д — beginning of cardiac activity; Е — iridofor pigmentation of eye; Ж — relative duration of the stages of embryonic development depending on temperature; З — prelarva of incomplete embryogenesis
ного мешка до участка, где находился Купферов пузырек. В отличие от восточнокам-чатской трески, у которой в начале этапа Купферов пузырек еще сохраняется (Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013), у трески тауйской популяции это образование исчезает в конце предыдущего этапа. Интенсивность пигментации тела возрастает за счет увеличения размеров пигментных клеток и их количества. Наряду с поверхностью тела небольшое число пигментных клеток (6-11) образовалось вдоль прилегающей к телу области желточного мешка. В нижней части тела, по обеим сторонам между первым и третьим сомитами, в виде пологой дуги образовались сгущения клеток зачатков грудных плавников. Глазные бокалы еще бесцветные, развитие на них пигментных клеток происходит в возрасте 442 час при сумме принятого тепла 894 град./час. Тогда же в верхней части головы появляются первые железы вылупления. Этап VII. Развитие эмбриональной сосудистой системы Возраст 456 час (920 град./час). Эмбрион полностью занимает внутреннее пространство икринки. Край хвостового отдела достигает переднего края глаза (рис. 3, Д).
У всех эмбрионов обнаруживается сердцебиение. Бесцветная плазма без форменных элементов крови прогоняется через сердечную трубку (состоящую из попеременно пульсирующих отделов: предсердия и желудочка) с частотой 9-12, в среднем 11 сокращений в минуту. В это же время трансформация туловищных сомитов в мускульные сегменты миомеры проявляется в редких сокращениях срединной части туловища. Хорошо развитая сердечная трубка, а также тяжи выделительной системы и кишечника остаются погруженными в желточный мешок. Сформированные лопасти грудных плавников своими основаниями переместились к брюшной стороне туловища и продолжают оставаться ориентированными вдоль продольной оси тела. В глазах развиваются пигментные клетки меланофоры, окрашивающие глазные бокалы первоначально в серый цвет. Постепенно интенсивность окраски глаз возрастает, и в возрасте 600 час глаза становятся почти черными, а на строме их радужной оболочки начинают развиваться иридоциты (иридофоры, гуанофоры) (рис. 3, Е).
Необходимо отметить, что в отношении окраски глаз эмбрионов трески результаты наших исследований разительно отличаются от литературных данных. По сведениям А.В. Буслова с соавторами (Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013), глаза у эмбрионов трески восточнокамчатской популяции, вскоре за пигментацией меланофорами, приобретают темно-бирюзовый оттенок.
Просмотр нами икринок под различным углом падающего света разной интенсивности позволил точно установить, что у эмбрионов трески тауйской популяции образующиеся в глазах пигментные клетки окрашивают их в золотистый цвет, сохраняющийся еще в течение нескольких дней после завершения эмбриогенеза.
По мнению Г. Бриттона (1986), золотистый цвет у рыб может быть обусловлен сочетанием иридоцитов, выстеленных снизу каротиноидами, как, например, у золотой рыбки. Однако у животных, в том числе у рыб, каротиноиды не вырабатываются и поступают только с внешней пищей. А.Е. Микулин (2000) указывает, что в организме рыб желтый или оранжевый цвет может быть обусловлен птеринами, синтезируемыми пигментными клетками ксантофорами, которые развиваются в промежуточном слое между меланофорами и гуанофорами. По его мнению, в эмбриональном развитии костистых рыб пигментные клетки разных типов возникают в определенной последовательности. Сначала дифференцируются меланофоры дермы, затем ксантофоры и гуанофоры. Возможно, именно сочетанием трех типов пигментных клеток, выстилающих строму радужной оболочки глаз, обусловлено проявление золотистой окраски глаз у эмбрионов трески Тауйской губы.
В возрасте 696 час при сумме принятого тепла 1450 град./час было зафиксировано вылупление отдельных эмбрионов. В течение 35 ч этот процесс оставался слабым. Регулярный выход эмбрионов из яйцевых оболочек (принятый нами за начало вы-лупления) стал происходить лишь через 730 ч инкубации. В течение следующих 11 ч (возраст 744 час и 1606 град./час) процесс вылупления приобрел массовый характер, когда количество свободных эмбрионов возросло до 30 %. Через 32 суток инкубации (1670 град./час) эмбриональный период трески в эксперименте завершился. Таким образом, несмотря на практически одномоментное оплодотворение всей икры трески, процесс вылупления эмбрионов был растянутым и происходил в течение 39 ч. При температуре инкубации 5,0 оС эмбриональный период был на 11,6 суток короче, но процесс вылупления происходил несколько дольше и составил 44 ч.
Распределение общего периода эмбрионального развития трески Тауйской губы по шкале Т.С. Расса (Расс, 1946; Расс и др., 1949) показало, что при средней температуре инкубации 2,2 и 5,0 оС относительная продолжительность стадий развития в обоих опытах была сходной (рис. 3, Ж). Наибольшее время в общем эмбриональном периоде занимали процессы I стадии дробления и IV стадии оформившегося эмбриона. Различие проявилось в том, что при более высокой температуре увеличивалась относительная продолжительность I стадии дробления и II стадии зародышевой полоски, и напротив, существенно сокращалась во времени IV стадия оформившегося эмбриона. Ранее такая же динамика была установлена А.В. Бусловым с соавторами
(Буслов и др., 2010; Буслов, Сергеева, 2013) в экспериментах с разным температурным режимом инкубации икры восточнокамчатской трески.
Подпериод — развитие вне оболочки
Этап VIII. Развитие жаберно-челюстного аппарата
По данным А.В. Буслова и Н.П. Сергеевой (2013), независимо от температуры инкубации все новорожденные предличинки тихоокеанской трески сохраняли форму, в которой находился эмбрион в икринке. Тело их было изогнутым, а голова наклонена и прижата к желтку.
В нашем эксперименте такие предличинки вылуплялись лишь в ранние сроки, и число их было невелико (рис. 3, З). При инкубации в относительно теплой воде — 5,0 оС — их было не более 20 % от числа свободных эмбрионов, а при температуре 2,2 оС, по всей видимости, более близкой к оптимуму эмбрионального развития, — единицы. В целом небольшое их число и слабое, в сравнении с предличинками массового выклева, морфофункциональное состояние позволяют нам отнести их к группе свободных эмбрионов с незавершенным эмбриогенезом. Преждевременный выклев части эмбрионов мог быть спровоцирован неудовлетворительным газовым режимом в инкубационных емкостях на фоне возросшей активности эмбрионов и увеличения интенсивности газообмена. Об этом может свидетельствовать факт кратной разницы в количестве преждевременно вылупившихся и нормально развитых эмбрионов, развитие которых происходило при разной температуре. При отсутствии профилактических мероприятий преждевременный выклев эмбрионов может быть спровоцирован также обрастанием оболочек икринок плесневым грибком Saproleg-nia sp. и развитием на них бактериальной флоры, блокирующей оболочку икринки и препятствующей нормальному прохождению газообмена.
Большинство вылупившихся в наших опытах предличинок по своему морфофунк-циональному состоянию соответствовали таковым юго-восточного побережья Камчатки в возрасте 1 суток (рис. 4, А-В). Их размеры варьировали от 3,80 до 4,95 мм, составляя в среднем 4,34 ± 0,03 мм. В сравнении с ровесниками других популяций вида предли-чинки трески Тауйской губы одни из самых крупных, уступают лишь ровесникам вида юго-западной Камчатки, вылупляющимся при длине 4,40-5,60 мм, в среднем 5,18 мм. Длина предличинок у побережий Чукотского и Берингова морей варьирует в пределах 3,00-4,00 мм, штата Вашингтон и Британской Колумбии — соответственно 3,20-3,50 и 4,10-4,50 мм, побережья западного Сахалина — 3,27-3,80 (3,60) мм, зал. Муцу побережья Японии — 3,17-3,95 мм (Мухачева, Звягина, 1960; Dunn, Matarese, 1987; Westrheim, 1996; Буслов, Сергеева, 2013; Bian et al., 2014).
Предличинки имеют выпрямленное тело, вследствие продолжающейся концентрации головного мозга головной отдел имеет лишь слабый изгиб. У некоторых особей на нижней стороне рыла просматривается ротовая ямка. Грудные плавники хорошо развиты и переместились на латеральную сторону, их основания находятся под углом 40-45° по отношению к продольной оси тела. Под ними располагается еще погруженная в желток печень, имеющая двухдольчатое строение. Просмотр предличинок с дорзальной и вентральной стороны показал, что по бокам тела вдоль средней линии располагаются по три чувствительных бугорка, представляющие собой провизорные органы follicul lateralis (Дислер, 1960), предшествующие развитию органов боковой линии — невромастов.
У только что вылупившихся предличинок трески пигментация тела типичная для вида, но характеризуется большей интенсивностью в головном отделе, где на верхней стороне, вплоть до рыла, имеются до 3-5 небольших пигментных клеток. Радужная оболочка глаз имеет ярко-золотистый блеск.
В возрасте 3 суток размеры предличинок возрастают до 4,4-5,3 мм (в среднем 4,74 ± 0,05 мм) (рис. 4, Г). Большинство их поднимается в верхние горизонты воды и держится в 20-сантиметровом слое, изредка опускаясь на дно аквариума. При резком стуке передвигаются короткими бросками вперед, что свидетельствует об отсутствии
и
Рис. 4. Постэмбриональное развитие тихоокеанской трески: А, Б, В — предличинка массового вылупления; Г — возраст 3 суток; Д, Е — возраст 6 суток; Ж, З — возраст 10 суток; И, К — возраст 15 суток
Fig. 4. Postembryonic development of pacific cod: А, Б, В — prelarva of mass hatching; Г — age 3 days; Д, Е — age 6 days; Ж, З — age 10 days; И, К — age 15 days
подвижности грудных плавников. Проявляют положительный фототаксис. Их плавниковая кайма хорошо развита, ее высота на дорзальной стороне достигает 0,180 мм, против 0,142 мм у новорожденных особей. Жаберно-челюстной аппарат хорошо сформирован, нижняя челюсть приобрела подвижность.
В этом возрасте предличинкам был впервые предложен вареный куриный желток, тонко измельченный до водной суспензии. Пищи в кишечнике предличинок не обнаружено. Их обширная ротовая полость продолжает оставаться отделенной от желудочно-кишечного тракта спайкой в районе пищевода. Развитие их желудочно-кишечного тракта характеризуется слабым продольным расслоением ткани с образованием тонкой полости.
Личиночный период
Этап I. Смешанное (эндогенно-экзогенное) питание
На пятые сутки у небольшого числа особей трески в кишечнике впервые обнаруживается внешняя пища. На следующий день все личинки начинают потреблять предлагаемый корм. Они активно передвигаются во всех горизонтах аквариума. Подвижность грудных плавников обеспечивает им свободную маневренность в поисках пищи. Положительный фототаксис сохраняется. В возрасте массового перехода на смешанное питание длина 6-суточных личинок варьировала от 4,75 до 5,20 мм при средней величине 4,97 ± 0,03 мм (рис. 4, Д, Е). Желточный мешок небольшой. Желудочно-кишечный тракт прямой, конусообразной формы, постепенно сужающийся к анусу. Сердце полностью сместилось на латеральную сторону. Увеличившаяся печень продолжает быть погруженной в желток и занимает примерно 1/3 его объема. Основания грудных плавников занимают вертикальное положение. Тело и голова хорошо пигментированы меланофорами. На дорзальной стороне хвостового отдела пигментные клетки поясков расширились и почти слились в сплошную линию. На вентральной стороне они образуют сплошную полосу от первого миомера вплоть до конца сегментированной части хвостового отдела. Наряду с этим вдоль контура будущих жаберных крышек, которые пока имеют вид небольших овалов, прикрывающих слуховые капсулы, меланофоры образуют скопления в виде воротничка.
У большинства личинок цвет глаз продолжает оставаться золотистым. В то же время необходимо отметить, что у некоторых особей этого возраста, а через сутки у всех, радужная оболочка глаз начинает приобретать цвет сине-зеленого или бирюзового металлика. Как известно (Браун, 1978; Бриттон, 1986; Микулин, 2000), этот цвет обусловлен развитием в гуанофорах кристаллических пуринов, ответственных за структурную окраску.
Этап II. Экзогенное питание
Через 10 суток аквариального выращивания личинки трески перешли полностью на питание внешней пищей, о чем свидетельствует рассосавшийся желточный мешок (рис. 4, Ж, З). Длина личинок увеличилась до 5,18 ± 0,03 мм при колебаниях 5,10-5,25 мм.
В сравнении с предыдущим этапом особенность морфогенеза 10-суточных личинок заключалась в первую очередь в развитии форменных элементов крови. Печень сместилась на латеральную сторону и теперь находится под кишечником. В задней части пищеварительного тракта происходит первый изгиб кишечника, где начинает дифференцироваться прямая кишка.
У всех особей глазные бокалы окрашены в цвет сине-зеленого или бирюзового металлика. Изменение в характере пигментации тела меланофорами касается главным образом головного отдела, где они в большом количестве покрывают поверхность нижней челюсти.
В процессе содержания личинок в аквариальных условиях нельзя не отметить их возросшую требовательность к качеству воды. Установлено, что личинки наиболее охотно потребляли корм только в течение двух-трех часов после замены части воды в аквариуме. В остальное время активность питания была низкая. Кроме того, из-за скапливающихся остатков несъеденного корма и ухудшающих условия содержания стала наблюдаться высокая смертность личинок. Для продолжения наблюдений оставшиеся особи были размещены партиями по 10-15 экз. в низкостенные пластиковые контейнеры объемом 1 л. При этом выяснилось, что личинки совершенно не выносят перевод в новую емкость при помощи сачка из мелкого газа.
К концу 15-х суток оставшиеся личинки трески имели размеры 5,20-5,85 мм, в среднем 5,36 ± 0,05 мм (рис. 4, И, К). Личинки этого возраста отличалось от молодых особей большей массивностью тела и относительно крупной головой. Их хорошо развитый желудочно-кишечный тракт начинал дифференцироваться на три отдела: желудок, среднюю и прямую кишку. Усилилась пигментация меланофорами в затылочной и передней области головы. Цвет глазных бокалов не изменился.
В течение всего периода содержания личинок трески суточные приросты длины их тела изменялись (рис. 5). За первые 3 дня эндогенного питания личинки выросли на 0,39 мм при среднем суточном приросте 0,13 мм. За следующие 3 дня их линейный прирост снизился до 0,23 мм, а средний прирост за сутки — до 0,08 мм. В течение 4 дней смешанного и последующих 5 дней экзогенного питания среднесуточные приросты длины тела продолжали снижаться соответственно до 0,05 и 0,04 мм.
Возраст, сутки Возрастные классы, сутки
Рис. 5. Линейный рост (а) и темп роста (б) трески в эксперименте Fig. 5. Linear growth (а) and growth rate (б) of pacific cod in the experiment
Заключение
На основе экспериментальных данных получены сведения по эмбриогенезу и раннему постэмбриональному развитию тихоокеанской трески Оайш шасгосерка1т, размножающейся в Тауйской губе. Оплодотворенные икринки на II этапе развития имеют диаметр 1,000-1,250 мм, в среднем 1,103 ± 0,003 мм. В плазме бластодиска и бластомерах наблюдаются многочисленные каплевидные включения, которые могут иметь значение своего рода антифриза, препятствующего промерзанию икринок трески при низкой температуре воды в период инкубации в естественных условиях.
Наблюдения за процессом эмбрионального развития трески показали, что в возрасте 13, 15 и 17 час после оплодотворения (21, 25, 28 град./час) в зиготе происходят первые 3 цикла дробления с образованием соответственно 2, 4 и 8 бластомеров. Через 35 и 48 ч инкубации икринки проходят стадии крупноклеточной и мелкоклеточной бластулы. В процессе обрастания бластодермой около 40 % поверхности желтка начинается осевая конвергенция клеточного материала бластулы, которую можно визуально наблюдать без витального окрашивания клеточного материала. Через 216 ч с момента оплодотворения развитие эмбрионов достигает стадии зародышевой полоски, а через 456 ч у них начинает функционировать сердце и проявляется мышечная моторика. При температуре 2,2 и 5,2 оС завершение эмбриогенеза трески в эксперименте происходит через 490 и 768 ч инкубации. Предличинки трески Тауйской губы вылупляются при длине 4,28-5,10 (4,34) мм. Переход личинок на смешанное и экзогенное питание происходит в возрасте 6 и 10 суток при средних размерах соответственно 4,97 и 5,18 мм.
В целом выявленные региональные особенности икры и ранней молоди трески Тауйской губы позволят более точно оценивать данные ихтиопланктонных съемок о количестве икры и ранней молоди и особенностях их распределения на североохотоморском шельфе.
Автор выражает глубокую признательность жителю пос. Янского И.И. Дедю-кину, оказавшему помощь в поимке производителей трески и получении качественного материала развивающейся икры.
Список литературы
Белый М.Н., Изергин И.Л., Каика А.И. Нерест тихоокеанской трески Gadus macroceph-alus на прибрежных мелководьях Тауйской губы (Охотское море) // Вопр. рыб-ва. — 2011. — Т. 12, № 2(46). — С. 261-273.
Борец Л.А. Донные ихтиоцены российского шельфа дальневосточных морей: состав, структура, элементы функционирования и промысловое значение : моногр. — Владивосток : ТИНРО-центр, 1997. — 217 с.
Браун Ф.А. Хроматофоры и изменение окраски // Сравнительная физиология животных. — М. : Мир, 1978. — Т. 3. — С. 518-572.
Бриттон Г. Биохимия природных пигментов : моногр. — М. : Мир, 1986. — 422 с.
Буслов А.В., Сергеева Н.П. Эмбриогенез и раннее постэмбриональное развитие тресковых рыб дальневосточных морей // Исслед. водн. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана : сб. науч. тр. — 2013. — Вып. 29. — С. 5-69.
Буслов А.В., Сергеева Н.П., Ильин О.И. Эмбриональное развитие тихоокеанской трески Gadus macrocephalus (Gadidae) // Изв. ТИНРО. — 2010. — Т. 160. — С. 71-88.
Горбунова Н.Н. Размножение и развитие минтая // Тр. ИОАН СССР. — 1954. — Т. 11. — С. 132-195.
Дислер Н.С. Органы чувств системы боковой линии и их значение в поведении рыб : моногр. — М. : АН СССР, 1960. — 310 с.
Макеева А.П. Эмбриология рыб : моногр. — М. : МГУ, 1992. — 216 с.
Микулин А.Е. Функциональное значение пигментов и пигментации в онтогенезе рыб : моногр. — М. : ВНИРО, 2000. — 231 с.
Моисеев П.А. Треска и камбалы дальневосточных морей : Изв. ТИНРО. — 1953. — Т. 40. — 288 с.
Мусиенко Л.И. Размножение и развитие рыб Берингова моря // Тр. ВНИРО. — 1970. — Т. 70. — С. 166-224.
Мухачева В.А., Звягина О.А. Развитие тихоокеанской трески Gadus morhua macrocephalus Tilesius // Тр. ИОАН СССР. — 1960. — Т. 31. — С. 145-165.
Орлов А.М. О перспективах промысла трески в морях Дальнего Востока // Рациональное использование биоресурсов Тихого океана : тез. докл. Всезоюз. конф. — Владивосток : ТИНРО, 1991. — С. 126-128.
Перцева-Остроумова Т.А. Размножение и развитие дальневосточных камбал : моногр. — М. : АН СССР, 1961. — 486 с.
Полутов И.А., Трипольская В.Н. Пелагическая икра и личинки морских рыб у берегов Камчатки // Изв. ТИНРО. — 1954. — Т. 41. — С. 295-307.
Расс Т.С. Ступени онтогенеза костистых рыб (Teleostei) // Зоол. журн. — 1946. — Т. 25(2). — С. 137-148.
Расс Т.С., Казанова И.И. Методическое руководство по сбору икринок, личинок и мальков рыб. — М. : Пищ. пром-сть, 1966. — 42 с.
Расс Т.С., Казанова И.И., Алексеева С.П., Пономарева Л.А. Материалы по размножению и развитию рыб северных морей : моногр. — М., 1949. — 207 с.
Черняев Ж.А. Вертикальная камера для наблюдения за развитием икры лососевидных рыб // Вопр. ихтиол. — 1962. — Т. 2, вып. 3. — С. 457-462.
Юсупов Р.Р. Предварительные результаты наблюдений за эмбриональным развитием полярной камбалы Liopsetta glacialis (Pleuronectidae) Тауйской губы (северная часть Охотского моря) // Состояние рыбохозяйственных исследований в бассейне северной части Охотского моря : сб. науч. тр. — Магадан : МагаданНИРО, 2009. — Вып. 3. — С. 385-395.
Юсупов Р.Р. Эмбрионально-личиночное развитие полярной камбалы Liopsetta glacialis (Pleuronectidae) Тауйской губы (северная часть Охотского моря) // Изв. ТИНРО. — 2010. — Т. 162. — С. 179-193.
Alderdice D.F., Forester C.R. Effects of salinity, temperature, and dissolved oxygen on early development of the Pacific Cod (Gadus macrocephalus) // Fish. Res. Bd. Canada. — 1971. — Vol. 28(6). — P. 883-901.
Ballard W.W. Morphogenetic movements and fate maps of the Cipriniform Teleost Catostomus commersoni (Lacepede) // J. Exp. Zool. — 1982. — Vol. 219, № 3. — P. 301-321.
Ballard W.W. Morphogenetic movements and fate maps of vertebrates // J. Exp. Zool. — 1981. — Vol. 21, № 2. — P. 391-399.
Ballard W.W. Morphogenetic movements in Salmo gairdneri Richardson // J. Exp. Zool. — 1973. — Vol. 184, № 1. — P. 27-48.
Bian X., Zhang X., Sakurai Y. et al. Temperature-mediated survival, development and hatching variation of Pacific cod Gadus macrocephalus eggs // J. Fish Biol. — 2014. — Vol. 84, Iss. 1. — P. 85-105.
Dunn J.R., Matarese A.C. A Review of the Early Life History of Northeast Pacific Gadoid Fishes // Fish. Res. — 1987. — № 5. — P. 163-184.
Seo Y.S., Park M.E., Kim J.G., Lee S.U. Egg Development and juvenile growth of the Pacific Cod Gadus macrocephalus (Korean East Sea Population) // J. Kor. Fish. Soc. — 2007. — Vol. 40(6). — P. 380-386.
Westrheim S.J. On the Pacific Cod (Gadus macrocephalus) in British Columbia Waters, and a Comparison with Pacific Cod Elsewhere, and Atlantic Cod (G. morhua) : Dep. of Fish. and Oceans Sc. Branch. — Nanaimo, B. Columbia, 1996. — 390 p.
Yamamoto G., Nishioka C. The Egg development and rearing the Larvae of North Pacific Cod (Gadus macrocephalus Tilesius) // Mem. Rep. 3rd Anniversary Founding Japan Sea Natl. Fish. Res. Lab. — 1952. — P. 301-308.
Zhang C.I. Pacific Cod of South Korean waters // Int. North Pac. Comm. Bull. — 1984. — Vol. 42. — P. 116-129.
Поступила в редакцию 23.03.15 г.
