CC BY
54
2010
Известия ТИНРО
Том 162
УДК 597.587.9(265.53)
Р.Р. Юсупов*
Магаданский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, 685000, г. Магадан, ул. Портовая, 36/10
ЭМБРИОНАЛЬНО-ЛИЧИНОЧНОЕ РАЗВИТИЕ ПОЛЯРНОЙ КАМБАЛЫ LIOPSETTA GLACIALIS (PLEURONECTIDAE) ТАУЙСКОЙ ГУБЫ (СЕВЕРНАЯ ЧАСТЬ ОХОТСКОГО МОРЯ)
Приводятся сведения по эмбриональному и раннему постэмбриональному развитию полярной камбалы Liopsetta glacialis. Дано морфологическое описание и установлены сроки прохождения этапов и основных стадий развития вида в условиях эксперимента.
Ключевые слова: полярная камбала, развитие, эмбрион, предличинка, личинка.
Yusupov R.R. Embryonic and larval development of arctic flounder Liopsetta glacialis (Pleuronectidae) in the Taujskaya Guba (northern Okhotsk Sea) // Izv. TINRO. — 2010. — Vol. 162. — P. 179-193.
Mature impregnated eggs of arctic flounder in the Taujskaya Guba Bay belong to olygoplazmatic type and have diameter 1.620 ± 0.005 mm. The animal pole of the eggs occupies the bottom position, and the cells of periblast and blastoderm cover the yolk in bottom-up direction. The first division of zygote occurs at the age 11 hours under the temperature 2.97 ± 0.03 °C. The germ reaches the stages of early and late blastula at the age 42 and 66 hours, accordingly. In 114 hours of incubation, centrifugal redistribution of the blastoderm cells leads to formation of a distinct germinal ring on the periphery of germinal disk. Germinal strip of eggs is formed by the blastoderm cells axis-ward convergence, their migration and concentration in dorsal part of germinal ring. The vegetative pole shifts simultaneously on 130-140° from the top of egg to the bottom position because of the shift of the egg centre of gravity from its vertical axis to the area of cellular mass concentration and the embryo formation. The presence of air bubbles on external cover of the eggs is interesting. Their occurrence at the stage of late blastula and their preservation up to the beginning of organogenesis could be considered as a display of the species embrionic adaptation to specific conditions of its development in winter. These formations provide additional buoyancy for the eggs and isolate them from direct contact with rigid and overcooled surface of the sea ice during this critical period of the germ development, so they act as a provisional organ. In experimental conditions, the incubatory period of arctic flounder lasted 800 hours (2385 degree-hours). The hatched prelarvae have length from 5.7 to 6.1 mm (5.900 ± 0.007 mm) and are characterized by well-developed and mobile branchiate-maxillary system. They turn to mixed and fully external feeding in 3 and 7 days, accordingly, when their body length is 6.20 ± 0.12 and 6.48 ± 0.18 mm.
Key words: arctic flounder, embryonic development, embryo, prelarvae, larvae.
* Юсупов Равиль Рашитович, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: yusupov@magniro.ru.
Введение
Полярная камбала Liopsetta glacialis, Pallas, 1776 обитает во всех арктических, а также в Беринговом и Охотском морях (Берг, 1949; Есипов, 1949; Андрияшев, 1954).
Наиболее полно изучены систематика, рост и сроки размножения полярной камбалы Белого моря и Тауйской губы Охотского моря (Николаев, 1955; Юсупов, Басов, 2005). Имеются сведения по биологической характеристике полярной камбалы Чешской губы и прибрежья о. Колгуева Баренцева моря и Обской губы Карского моря (Есипов, 1949; Андрияшев, 1954). В работах А.П. Николаева (1955) и Т.А. Перцевой-Остроумовой (1961) приводятся данные о размерах зрелых икринок, предличинок и личинок полярной камбалы, обитающей в Белом море. В то же время сведений по эмбриональному и личиночному развитию полярной камбалы в доступной нам литературе не обнаружено.
В связи с этим цель настоящей работы заключается в изучении раннего онтогенеза полярной камбалы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
— на основе экспериментальных данных дать описание и определить сроки прохождения этапов и основных стадий эмбрионального и раннего постэмбрионального развития полярной камбалы;
— выявить приспособительные особенности эмбриоадаптации полярной камбалы к специфическим условиям развития в зимний период.
Материалы и методы
Работа проведена автором в феврале-марте 2008 г. Половые продукты полярной камбалы получены от 2 текучих самок и 10 самцов. Рыб отловили 14 февраля в период их естественного нереста на нерестилище, описанном нами ранее (Юсупов, Басов, 2005). В момент отлова производителей температура воздуха в районе нерестилища составляла минус 30 °C; температура и соленость воды — минус 1,5 °C и 27 %о, толщина ледового покрова — 60 см.
Отловленных рыб в течение 4 ч транспортировали в емкости с принудительной аэрацией, что позволило получить половые продукты от живых производителей. Искусственное оплодотворение икры провели традиционным "сухим" способом при температуре воды 1,9 °C. Оплодотворенную икру в количестве около 8 тыс. шт. равными порциями распределили в 4 плоских пластиковых контейнерах вместимостью по 350 мл. Развивающиеся яйца инкубировали в воде, взятой на нерестилище. Инкубацию икры осуществили в слабо отапливаемом помещении при средней положительной температуре 2,97 ± 0,03 °C, в температурном диапазоне от 1,3 до 5,6 °C. Ежедневно 3 раза в сутки проводили замену половины объема воды в инкубационных емкостях. Каждые 7 сут полностью меняли воду и инкубационные емкости. Динамику температуры воды в ходе инкубации отслеживали каждый час с помощью автоматического датчика "Термо-хрон" модификации DS1921Z-F5.
Предличинок и личинок содержали в 40-литровом аквариуме при средней суточной температуре воды 8,0 °C. В качестве стартового корма использовали смесь-микро (измельченные лиофилизированные мотыль, коретра, гам-марус и дафния с растительными добавками), стартовый корм "Малыш" (рыбная и растительная мука с добавками витаминного комплекса) и вареный куриный желток.
Прохождение этапов и стадий развития полярной камбалы наблюдали на живом материале с помощью микроскопа МБС-10 как обычным способом (при вертикальном положении микроскопа), так и боковым микроскопированием в камере Ж.А. Черняева (1962), позволяющей просматривать икру в вертикальном сечении.
Этапы эмбрионального развития полярной камбалы установлены в границах, принятых в работе А.П. Макеевой (1992). Возраст отсчитывали с момента осеменения икры. Параметры икринок, предличинок и личинок измеряли в делениях мерной сетки окуляр-микрометра с последующим пересчетом в миллиметры. Наряду с рисунками, автором выполнена микросъемка с помощью цифровой 4-мегапиксельной фотокамеры "Rekam Presto 40M" через микроскоп МБС-10.
Результаты и их обсуждение
Эмбриональный период
Этап I. Активация яйца и образование бластодиска
По данным А.П. Николаева (1955), диаметр зрелых икринок полярной камбалы, обитающей в Белом море, колеблется от 1,2 до 1,6 мм, по Т.А. Перцевой-Остроумовой (1961) — от 1,54 до 1,70 мм.
По результатам проведенных нами измерений икринок полярной камбалы тауйской популяции их размеры варьируют в пределах, сходных с таковыми беломорской полярной камбалы. В конце первого этапа активации икры и формирования в ней перивителлинового пространства (когда устанавливается окончательный размер икринок) их диаметр варьирует от 1,48 до 1,70 мм при среднем показателе 1,620 ± 0,005 мм.
Зрелая оплодотворенная икра полярной камбалы имеет положительную плавучесть и поднимается к нижней кромке ледового покрова, где происходит ее дальнейшее развитие. Оболочка икры гладкая и прозрачная. При просмотре икринки в вертикальном сечении в области анимального полюса (находящегося на нижней стороне икринки) хорошо просматривается микропиле в виде неглубокого воронковидного углубления (рис. 1, А). Желток прозрачный, занимает большую часть внутренней области яйца, что относит икру полярной камбалы к олигоплазматическому типу.
Поверхность желтка густо покрыта жироподобными капельками. Наличие таких капелек наблюдала Т.А. Перцева-Остроумова (1961) в икре близкого к полярной камбале вида — полосатой камбалы L. pinnifasciata зал. Петра Великого Японского моря, также размножающейся зимой и имеющей пелагическую икру. По данным этого исследователя, в оплодотворенной икре полосатой камбалы эти образования в начале II этапа постепенно исчезают и лишь иногда сохраняются до возраста, соответствующего стадии 8 бластомеров.
Наши наблюдения показали, что у полярной камбалы жироподобные капли сохраняются до конца IV этапа эмбрионального развития, постепенно исчезая по кромке обрастания желтка бластодермой.
Спустя 30 мин после оплодотворения, последующей кортикальной реакции и обводнения содержимого кортикальных альвеол произошло отслоение желтка от внутренней стенки яйца и на анимальном полюсе образовалось перивителли-новое пространство высотой около 0,065 ± 0,003 мм (рис. 1, Б).
Через 1 ч после оплодотворения высота перивителлинового пространства составила 0,248 ± 0,019 мм. На анимальном полюсе произошла концентрация плазмы; ее наружный край возвысился над желтком на 0,098 ± 0,006 мм. Микропиле исчезло.
В возрасте 3 ч перивителлиновое пространство возросло до 0,298 ± 0,016 мм. За прошедшие два часа с момента появления плазменного бугорка его высота удвоилась и составляла 0,183 ± 0,007 мм, а сам бугорок приобрел вид купола.
Концентрируясь на анимальном полюсе, плазма как бы стягивает краевую зону желтка, в результате чего поверхность желтка в основании формирующегося бластодиска приобретает уплощенную или даже слегка вогнутую форму с
181
Рис. 1. Эмбриональное развитие полярной камбалы: А — оплодотворенная икринка, на анимальном полюсе в яйцевой оболочке имеется воронковидное углубление — микропиле; Б—Г — стадии формирования плазмодиска; Д, Е — стадия 2 бластомеров; Ж, 3 — стадия 4 бластомеров; И, К — стадия 8 бластомеров; Л, M — стадия 16 бластомеров. Д, Ж, И, Л — вид икринок сверху
Fig. 1. Embryonic development of arctic flounder: A — impregnated eggs; Б—Г — stages of plasmadisc formation; Д, Е — stage of 2 blastomers; Ж, 3 — stage of 4 blas-tomers; И, К — stage of 8 blastomers; Л, M — stage of 16 blastomers. View from above for Д, Ж, И, Л
образованием редких коротких складок в меридиональном направлении (рис.
1, В).
Последующие 8 ч инкубации в икринках полярной камбалы продолжается активное формирование бластодиска. В возрасте 6 ч его высота возрастает до 0,190 ± 0,007 мм, а через 10 ч с момента оплодотворения достигает максимума,
в среднем 0,325 ± 0,013 мм. Необходимо отметить, что, наряду с желтком, поверхность которого (как уже отмечалось выше) густо покрыта жироподобны-ми каплями, их небольшое количество присутствует и в плазме бластодиска (рис. 1, Г).
Этап II. Дробление
Возраст 11 ч. При сумме принятого тепла 26 градусо-часов у 70,4 % икринок происходит или завершился первый цикл дробления зиготы с образованием 2 бластомеров (рис. 1, Д, Е). В процессе деления вдоль борозды дробления образуются немногочисленные короткие складки, направленные перпендикулярно к ней, в сторону формирующихся бластомеров. Участок желтка под основанием разделившегося бластодиска на короткое время как бы выпячивается в область каждого из бластомеров отдельным бугорком с закругленной вершиной. При последующих циклах деления краевая зона желтка в месте соприкосновения с бластомерами остается сравнительно ровной. В это же время диффузно распределенные по поверхности желтка жироподобные капли начинают группироваться в короткие цепочки или кольца.
На рис. 1 (Ж-М) изображены последующие стадии деления, когда в возрасте 18 ч у большинства икринок образуется 4 бластомера, а через 24 и 26 ч после оплодотворения (57 и 63 градусо-часов) — 8 и 16 бластомеров.
В трех первых циклах борозда дробления проходит в меридиональном направлении, а в процессе образования 16 бластомеров — в латитудинальном, т.е. параллельно экватору желтка. На стадии 32 бластомеров хорошо видно, что в центральной части бластодиска деление клеток идет более интенсивно, чем на периферии, где бластомеры крупнее.
Через 42 ч, при сумме тепла 106 градусо-часов, состояние развития зародыша можно охарактеризовать как стадию ранней бластулы. Количество бластомеров в бластодиске возрастает до 128 (чаще 256). Высота купола бластулы колеблется от 0,33 до 0,55 мм, в среднем равна 0,41 ± 0,04 мм (рис. 2, А, Б).
Возраст 66 ч. При сумме тепла 170 градусо-часов развитие зародыша достигает стадии, которую можно характеризовать как позднюю бластулу, сформированную несколькими тысячами бластомеров (рис. 2, В, Г). Основание бла-стодиска плоское, вдоль него хорошо виден светлый слой клеток перибласта, неровными краями наплывающего на желток. Жировые капли на поверхности желтка продолжают агрегироваться в короткие цепи и кольцевые структуры размером 0,025-0,100 мм, включающие в себя от нескольких до нескольких десятков капелек. Их слияния не происходит. У отдельных икринок на внешней оболочке в верхней точке вегетативного полюса отмечено появление воздушного пузырька.
Этап III. Бластуляция
Возраст 90 ч. При сумме тепла 227 градусо-часов в оплодотворенной икре начинается процесс обрастания и эпиболии. Клетки перибласта и бластодермы начинают передвижение вверх в направлении вегетативного полюса яйца. Вследствие миграции глубоких клеток бластулы из центральной зоны к ее периферии высота купола несколько уплощается. Напротив, желток в основании бластулы приобретает некоторую выпуклость (рис. 2, Д, Е).
У всех икринок отмечается наличие воздушных пузырьков диаметром 0,220,36, в среднем 0,300 ± 0,008 мм. При заборе икринок для микроскопирования воздушные пузырьки разрушаются, но, как показали наблюдения, восстанавливаются в течение 4 ч.
В конце этапа зарегистрирован первый отход икринок. В этом возрасте партеногенетическое развитие неоплодотворенных яиц полярной камбалы, описанное Т.А. Перцевой-Остроумовой (1961) у других видов камбал, прекращает-
Рис. 2. Эмбриональное развитие полярной камбалы: А, Б — ранняя бластула; В, Г — поздняя бластула; Д, Е — начало обрастания желтка бластодермой; Ж, 3 — образование зародышевого кольца; И — стадия обрастания 25 % поверхности желтка; К — то же 50 %; Л — разные стадии смены анимального и вегетативного полюсов. А, В, Д, Ж — вид икринок сверху
Fig. 2. Embryonic development of arctic flounder: A, Б — early blastula; В, Г — late blastula; Д, Е — beginning of yolk coverage by blastoderm; Ж, 3 — germinal ring formation; И — stage of 25 % coverage of the yolk surface; К — the same for 50 % coverage; Л — certain stages of the change of animal and vegetative poles. View from above for A, В, Д, Ж
ся, они опускаются на дно и гибнут. Судя по количеству отхода от общего числа искусственно осемененной икры, доля нормально развивающихся икринок полярной камбалы составила 85-90 %.
Этап IV. Гаструляция
Возраст 96 ч (237 градусо-часов). Вследствие продолжающегося активного перемещения клеток бластодермы высота зародышевого диска сильно уплощается и он представляет собой в плане симметрично изогнутый вдоль основания желтка валик с плавно сужающимися краями. Область обрастания желтка бластодермой намного отстает от области обрастания перибластом, покрывающим около 1/5 поверхности желтка.
Возраст 114 ч (281 градусо-час). Активное центробежное перераспределение клеточного материала бластодермы в меридиональном направлении приводит к сильному уплощению зародышевого диска и образованию на его периферии ярко выраженного кольцеобразного утолщения — зародышевого кольца (рис. 2, Ж, 3).
Еще через 6 ч, в возрасте 5 сут (при сумме тепла 294 градусо-часа), слой клеток бластодермы охватывает примерно 1/4 поверхности желтка и достигает краевой зоны перибласта (рис. 2, И). На одном из участков зародышевого кольца, будущем отделе формирующегося зародыша, образуется утолщение. Обычно в начале и конце обрастания перибласт распространяется впереди клеточного материала (Макеева, 1992). По нашим данным, у полярной камбалы перибласт опережает перидерму лишь в начале эпиболии. В дальнейшем он за края перидермы не выступает.
По завершении шестых суток развития (356 градусо-часов) перидерма покрывает половину поверхности желтка (рис. 2, К). Ее клетки по краю обрастания приобретают удлиненную форму, вытянутую в меридиональном направлении.
В возрасте 150 ч (375 градусо-часов) у большинства икринок бластодермой покрыто 80-85 % поверхности желтка. В результате осевой конвергенции клеток бластодермы, их меридиональной миграции и концентрации в дорсальной области зародышевого кольца в икринках формируется зародышевая полоска. Примыкающий к кромке обрастания задний отдел осевого зачатка эмбриона выше переднего. Одновременно с этим процессом происходит смещение вегетативного полюса, находившегося до этого времени в верхней точке яйца, в нижнее положение примерно на 130-140° (рис. 2, Л).
По нашему мнению, причина происходящей (неполной) смены положения анимального и вегетативного полюсов заключается в смещении общего центра тяжести (ранее проходившего через вертикальную ось яйца) на участок концентрации клеточной массы и формирования эмбриона.
В возрасте 168 ч (435 градусо-часов) бластодермой покрыто 90 % желтка и происходит формирование осевого зачатка эмбриона (рис. 3, А). Судя по характеру концентрации клеточной массы, формирование эмбриона происходит одновременно как в краниальном, так и в каудальном отделах зародыша.
Этап V. Органогенез
К началу органогенеза тело зародыша в виде валика располагается на желточном мешке. Дифференциация органов происходит в краниально-каудальном направлении. 3авершается этап образованием зачатка хвостового отдела — хвостовой почки (Макеева, 1992).
В возрасте 186 ч (488 градусо-часов) завершается обрастание желтка бластодермой с образованием желточной пробки. По завершении этого процесса жироподобные капли на поверхности желтка исчезают. Желточная пробка проявляет себя затемненной областью, находится непосредственно рядом с концевой частью хвостового отдела и частично заходит под него (рис. 3, Б). Частично погруженный передней частью в желточный мешок эмбрион находится на нижней стороне яйца, дорсальной стороной вниз. Воздушный пузырек на внешней оболочке продолжает сохраняться у всех икринок (рис. 3, В).
Рис. 3. Эмбриональное развитие полярной камбалы: А — формирование осевого зачатка эмбриона; Б — замыкание желточной пробки; В — воздушные пузырьки (ВП) на внешней оболочке икринок (вид сверху); Г, Д — стадии закладки глазных пузырей; Е — появление Купферова пузырька и начало сегментации тела; Ж — формирование глазных бокалов, хвостовой почки и обособление головного мозга; 3 — сегментация продолговатого мозга, закладка слуховых плакод; И — начало отделения хвостового отдела; К — появление в слуховых капсулах отолитов, начало пигментации глазных бокалов; Л — начало сердечной деятельности
Fig. 3. Embryonic development of arctic flounder: A — formation of the axial rudiment of embryo; Б — closing the yolk cork; В — air bubbles (ВП) on the egg external cover (top view); Г, Д — stages of eyes laying; Е — Kupfer bubble appearance and beginning of the body segmentation; Ж — formation of the eye glasses and tail kidney, separation of brain; 3 — segmentation of medulla, laying of acoustical placods; И — beginning of tail section separation; К — otholyts appearance in acoustical capsules, beginning of eyes pigmentation; Л — beginning of the heart activity
Через 192-216 ч развития тело эмбриона заметно удлиняется и охватывает 25-30 % желточного мешка. В расширившемся головном отделе закладываются глазные пузыри (рис. 3, Г, Д).
В конце 10-х сут (631 градусо-час, или 26 градусо-дней) эмбрион охватывает 40-45 % окружности желтка. Сформированные глазные пузыри приобретают сферическую форму. В заднем отделе эмбриона образуется небольшой Купферов пузырек. Начинается сегментация туловищной мезодермы с образованием 2-3 пар сомитов (рис. 3, Е).
Как было отмечено выше, образовавшиеся на 4-е сут развития (на завершающих стадиях бластуляции) воздушные пузырьки на внешней оболочке икринок через 6 сут (на 10-е сут развития) исчезают. По нашему мнению, появление воздушных пузырьков на стадии поздней бластулы, их наличие в течение всего этапа гаструляции и исчезновение на начальных стадиях органогенеза не случайны и не являются побочным эффектом инкубации икры полярной камбалы в искусственных условиях.
Как известно (Привольнев, 1953), один из критических периодов в эмбриональном развитии рыб проявляется во время дробления бластодиска и эпиболии. На этапе бластуляции чувствительность икры рыб к неблагоприятным факторам существенно возрастает, достигает максимума на этапе гаструляции и постепенно снижается с развитием оформленного эмбриона. Аналогичные результаты были получены А.И. Смирновым (1975), исследовавшим эмбриональное развитие тихоокеанских лососей.
Соотнеся результаты наших наблюдений с литературными данными, можно полагать, что время, в течение которого на внешней оболочке икры полярной камбалы отмечены образования в виде воздушных пузырьков, в целом совпадает с одним из критических периодов в ее эмбриональном развитии.
По нашему мнению, образование воздушного пузырька на внешней оболочке икринки полярной камбалы Тауйской губы можно рассматривать как проявление одной из форм эмбриоадаптации популяции (вида) к специфическим условиям развития в зимний период подо льдом. По значимости своей функции обеспечения дополнительной плавучести и предотвращения от прямого контакта с жесткой поверхностью льда в период высокой чувствительности развивающегося зародыша это образование может быть сопоставимо с провизорным органом.
По завершении 312 ч развития (836 градусо-часов) на конце хвостового отдела эмбриона образуется хвостовая почка, туловищная мезодерма дифференцирована на 19-23 (в среднем 21) сегмента. На этой же стадии происходит обособление головного мозга (рис. 3, Ж).
На следующей стадии (возраст 14 сут и 942 градусо-часа) у эмбриона происходит сегментация продолговатого мозга с образованием 2 энцефаломеров. Сразу за ними закладываются зачатки слуховых пузырей (слуховые плакоды). В сформировавшихся глазных бокалах образуются хрусталики. В теле насчитывается до 34 пар сомитов. На брюшной стороне, сразу за головным отделом, появляется небольшая полость, в которой начинает формироваться сердечная сумка (рис. 3, 3).
У отдельных эмбрионов в сегментированном туловищном отделе происходит дифференциация сомитов на миотомы, образующие туловищную мускулатуру. Развитие в миотомах миофибрилл проявляет себя в мышечной моторике эмбриона. Слабые конвульсивные сокращения с интервалом 10-15 мин охватывают среднюю часть сегментированного туловищного отдела.
Этап VI. Отчленение хвостового отдела от желточного мешка
Возраст 360 ч (1054 градусо-часа, 42 градусо-дня). Тело эмбрионов сегментировано 29-32 парами сомитов, из которых 5 последних сомитов находятся в отделенном от желточного мешка хвостовом отделе (рис. 3, И). Вдоль дорсальной и вентральной сторон тела образуется тонкая непрерывная кайма плавнико-
вой складки. На теле появляются первые пигментные клетки. Мелкие и слабо разветвленные клетки меланофор разреженно располагаются по бокам хвостового и туловищного отделов, не затрагивая головной отдел. Хорошо развиты слуховые пузыри, но отолиты отсутствуют.
В этом возрасте двигательная активность наблюдается у всех эмбрионов. Сокращения туловищных миотомов происходят каждые 3-5 мин. Хвостовой отдел остается неподвижным.
Возраст 392 ч (1225 градусо-часов, 52 градусо-дня). Эмбрион охватывает более половины окружности желточного мешка. Отделившийся от желточного мешка хвостовой отдел составляет 1/4 общей длины тела. Мышечные сокращения наблюдаются каждые 1-2 мин. В слуховых пузырьках сформированы отолиты. У некоторых эмбрионов в сердечной полости просматривается зачаток сердца в виде изогнутой трубки.
Этап VII. Развитие эмбриональной сосудистой системы
Возраст 428 ч (1387 градусо-часов). У всех эмбрионов сформирована сердечная трубка (рис. 3, К), но сокращения ее не наблюдаются. Хорошо просматриваются образовавшиеся обонятельные капсулы. Хорошо развитая плавниковая складка охватывает дорсальную сторону на уровне второго-третьего туловищных миотомов и вентральную часть до анального отверстия.
Пигментация тела слабая. Мелкие меланофоры располагаются вдоль середины туловищного и хвостового отделов. В пигментном слое глазных бокалов появляется меланин. Пигментация глаз начинается с внутренней периферии глазных бокалов и постепенно распространяется на всю их площадь, что придает им сероватую, а впоследствии черную, окраску. Хрусталики глаз не пигментированы.
Возраст 458 ч (1489 градусо-часов, 61 градусо-день). Эмбрион охватывает 65-70 % окружности желточного мешка. Головной отдел продолжает быть тесно прижатым к желточному мешку. 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 22-28, в среднем 25 сокращений в 1 мин. На уровне 3-го миото-ма просматриваются зачатки брюшных плавников; их основание ориентировано вдоль продольной оси тела и прилегает к желточному мешку (рис. 3, Л).
На теле, помимо черных меланофоров, располагающихся вдоль дорсальной и вентральной сторон тела, появляются два скопления желтых пигментных клеток. Первое скопление расположено на участке прямой кишки у ануса, второе — в виде широкого поперечного пояска охватывает срединную часть хвостового отдела. Скопления желтых меланофоров имеют высокую оптическую плотность и в проходящем свете выглядят как затемненная область темно-серого или серо-коричневого цвета. Настоящий их цвет обнаруживается лишь в падающем свете. Желточный мешок не пигментирован.
Возраст 512 ч (1650 градусо-часов, 70 градусо-дней). Эмбрион охватывает 80-85 % окружности желточного мешка. Начинается выпрямление головы, сопровождающееся появлением изгиба головного мозга. Концентрация головного мозга приводит к постепенному выпячиванию его среднего отдела (рис. 4, А). В передней части желточного мешка под головным отделом между перидермой и желтком образуется полость, в которой располагается развившаяся из сердечной трубки сердечная сумка. Частота сокращений сердечной сумки возрастает до 34 в 1 мин. Форменные элементы крови отсутствуют.
Расположенный вдоль нижней стороны тела и вдающийся в желточный мешок мочевой пузырь в своей передней части (под формирующимися грудными плавниками) расширяется, образуя куполообразное утолщение. Со стороны тела к нему прилегает кишечник. Зачаток прямой кишки на стадии формирования и не достигает края плавниковой складки. На его конце наблюдается скопление клеточного материала.
мозга, появление в глазных бокалах иридоцитов; Б — дифференциация головного мозга на отделы, появление преанальной плавниковой складки; В — эмбрион на стадии закладки ротовой полости; Г — возраст 768 ч
Fig. 4. Embryonic development of arctic flounder: A — concentration of brain, iridocits appearance in the eye glasses; Б — brain differentiation to sections, pelvic fin fold appearance; В — stage of the mouth laying; Г — age of 768 hours
Плавниковая складка хорошо развита и берет начало от заднего края слуховой капсулы. В глазных бокалах, пигментированных черными меланофорами, появились редкие иридоциты золотистого цвета. Хрусталики глаз окрасились в темно-серый цвет. Основание грудных плавников продолжает быть ориентированным вдоль продольной оси тела. На передней части желточного мешка и на голове в небольшом количестве появились железы вылупления в виде небольших сосочков. При энергичном встряхивании икринок происходит вылупление отельных эмбрионов. Размеры принудительно вылупленных эмбрионов составляют в среднем 3,9 мм при колебаниях 3,7-4,1 мм. Свободные эмбрионы малоподвижны и плавают у поверхности воды желточным мешком вверх.
Возраст 608 ч (1919 градусо-часов, 81 градусо-день). Эмбрионы полностью охватывают желточный мешок. Их длина колеблется от 4,2 до 4,9 мм при средней величине 4,6 мм (рис. 4, Б). В теле насчитывается 39-41 мускульный сегмент, из них 13-16 туловищных и 26-28 хвостовых. Зачаток прямой кишки достиг края
плавниковой каймы, в результате чего от основной плавниковой складки отделилась небольшая преанальная плавниковая складка. Передняя сторона основания грудных плавников переместилась на боковую сторону тела на 40-50° по отношению к продольной оси эмбриона. С брюшной стороны на уровне грудного плавника локализовался зачаток печени, клеточный материал которого имеет слабо зернистую структуру. Пигментация тела слабая. Наряду с сохраняющимися двумя скоплениями желтых меланофоров на середине хвостового отдела и прямой кишке желтыми и черными пигментными клетками рассеянно окрашены латеральные стороны тела и задняя часть головного отдела. Активное развитие иридоцитов в пигментном слое глазных бокалов придает им в падающем свете золотистый цвет. Хрусталики глаз окрашены плотным черным пигментом.
В возрасте 680 ч, при сумме принятого тепла 2054 градусо-часа, или 87 гра-дусо-дней, икринки полярной камбалы приобретают нулевую плавучесть. Часть из них продолжает развиваться у поверхности, другая — в толще воды или на дне. У эмбрионов в икринках край хвостовой плавниковой каймы доходит до середины или заднего края глаза (рис. 4, В). Железы вылупления не только образовались вокруг глаз, но и начинают покрывать верхнюю часть головного отдела.
На этой стадии впервые зарегистрирован естественный выклев отдельных особей. Средняя длина вылупившихся эмбрионов составила 4,7 мм при колебаниях от 4,5 до 4,9 мм. В теле число сомитов возросло до 46-50. Общее увеличение количества сегментов произошло за счет сомитов хвостового отдела, число которых составляет 32-34. Размеры лопастей грудных плавников существенно возросли, их основание сместилось по отношению к первоначальному горизонтальному положению на 70-80°. Частота работы сердца увеличилась до 33-37, в среднем 35 ударов в мин.
Печень хорошо локализована, имеет дольчатую структуру и располагается с левой стороны пищеварительного трак та между первым и третьим туловищными сегментами. Внутри пищеварительного тракта образовалась складчатая полоска формирующейся кишечной полости. Образовался зачаток ротового отверстия в виде небольшого воронковидного углубления. Пигментация тела продолжает оставаться слабой. Желтые пигментные клетки, образовывавшие на серединном участке хвостового отдела поясок, теперь охватывают лишь дорзальную часть. Небольшое скопление крупных пигментных клеток желтого цвета сохраняется на прямой кишке.
Подпериод — развитие вне оболочки
Этап VIII. Развитие жаберно-челюстного аппарата
По завершении 768 ч развития (2297 градусо-часов, 95 градусо-дней) число вылупившихся эмбрионов в течение суток увеличивается до нескольких десятков особей. У находящихся в икре эмбрионов край хвостового отдела плавниковой каймы доходит до уровня плечевого пояса грудных плавников. Общая длина свободных эмбрионов составляет 5,0-5,9 мм, в среднем 5,50 ± 0,01 мм. Голова выпрямилась. Концентрация головного мозга проявляется в сильном выпячивании среднего мозга, что приводит к еще большему смещению слуховых капсул вперед (рис. 4, Г). Сформировалась ротовая щель, начинает развиваться нижняя челюсть. Хорошо просматриваются зачатки жаберных крышек, прикрывающих слуховые капсулы. В средней части желудочно-кишечного тракта произошло отслоение стенок кишечника с образованием узкой полоски кишечной полости. В концевой части кишечника образуется хорошо выраженный изгиб. Грудные плавники сместились вперед, их основание находится на уровне первого сомита. Впервые отмечается их движение синхронно сокращению сердца, которое пульсирует с частотой 57-63, в среднем 60 тактов в минуту. В пигментации тела произошли небольшие изменения. Наряду с сохраняющимися двумя скоплениями желтых меланофоров 1-3 крупные разветвленные пигментные клетки этого
цвета появляются на передней и верхней части головы, а среднего размера — на желточном мешке. Непарный ряд из 6-7 мелких черных меланофоров располагается на теле с вентральной стороны, сразу за изгибом прямой кишки.
Выпущенные в аквариум предличинки активно плавают в верхних и средних горизонтах воды. Подвижное состояние грудных плавников обеспечивает им нормальное положение тела в пространстве. В состоянии покоя предличинки переворачиваются желточным мешком вверх и всплывают к поверхности. Проявляется положительный фототаксис. На резкий стук реагируют короткими бросками вперед или в сторону.
Размеры предличинок, освободившихся от оболочки икры в период массового вылупления (возраст 800 ч и 2385 градусо-часов), варьируют от 5,7 до 6,1 мм при среднем показателе 5,90 ± 0,007 мм (рис. 5, А). В теле насчитывается 47-50 миотомов. Желточный мешок имеет овальную форму, его передний край находится на уровне или сразу за основанием грудных плавников, которые занимают почти вертикальное положение. В основании выросших и сместившихся вперед грудных плавников появился зачаток плечевого пояса — клейтрум. Хорошо развиты верхняя и подвижная нижняя челюсти. Жаберный аппарат представлен 4 парами жаберных дужек. Обширная ротовая полость продолжает оставаться отделенной от желудочно-кишечного тракта спайкой. Аналогичным образом обособлена полость прямой кишки и перекрыто анальное отверстие. Пигментация тела в целом осталась прежней.
Несмотря на практически одномоментное оплодотворение всей икры полярной камбалы в эксперименте, процесс вылупления эмбрионов оказался продолжительным и происходил в течение 2 сут с нарастанием первые 32 ч. В возрасте 816 ч (при сумме принятого тепла 2435 градусо-часов, или 101 градусо-день) эмбриональный период подавляющего большинства нормально развитых эмбрионов завершился.
Через двое суток после массового выхода из оболочек икры (возраст 848 ч) у предличинок начинает проявляться пищевой рефлекс. Двигательная активность их возрастает, все особи концентрируются в ярко освещенном месте, некоторые хватают короткими бросками частички предлагаемого корма. Однако пищи в кишечнике не отмечено.
Личиночный период
Этап I. Смешанное (эндогенно-экзогенное) питание
Возраст 872 ч (3 сут после вылупления). Длина личинок 6,20 ± 0,12 мм при колебаниях 5,8-6,6 мм (рис. 5, Б). Желточный мешок имеет продолговатую форму. Передний край его сократился до уровня второго-третьего миотома, начинаясь от середины печени. Грудные плавники достигают третьего миотома, их основание имеет вертикальное положение, а на лопастях появились 5-7 мезенхим-ных лучей. Размеры жаберных крышек существенно возросли, их высота и основание равновелики диаметру глаза. Рот большой, его угол располагается на уровне передней кромки глаза. Произошло соединение ротовой полости с желудочно-кишечным трактом. Характер пигментации тела остался прежним.
Несмотря на значительный запас питательных веществ в желточном мешке, все личинки полярной камбалы начинают потреблять внешнюю пищу. Судя по наполнению кишечника, интенсивность потребления личинками корма слабая, и основное их питание происходит за счет ресурсов желточного мешка.
Через 5 сут после выхода из икры общая длина личинок полярной камбалы составила 6,41 ± 0,28 мм при колебаниях 6,15-6,90 мм (рис. 5, В). Число сегментов в туловищном и хвостовом отделах осталось прежним. Увеличившиеся грудные плавники своим краем достигают уровня четвертого миотома. По периметру глазных бокалов сформировался валик. Складчатость кишечника выражена еще сильнее. В концевом отделе пищеварительного тракта начинается фор-
г
Рис. 5. Личиночное развитие полярной камбалы: А — массовое вылупление; Б, В — смешанное питание; Г — полное внешнее питание
Fig. 5. Larvae development of arctic flounder: A — mass hatching; Б, В — mixed feeding; Г — full external feeding
мнрованне гладкой мускулатуры в виде концентрических миотомов. Наряду с сохраняющимся общим характером пигментации тела впервые в расширенной части нижней плавниковой складки появляются 5-12 густо разветвленных черных пигментных клеток средней величины. В области сердечной сумки просматриваются 1-3 крупных меланофора. Личинки ведут себя активно, но интенсивность их питания продолжает оставаться низкой.
Этап II. Полное внешнее питание, дифференциация непарной плавниковой складкий
Через 7 сут после вылупления средний размер личинок незначительно увеличился, до 6,48 ± 0,18 мм при колебаниях 6,20-7,30 мм (рис. 5, Г). Край увеличившихся грудных плавников проходит между 4 и 5-м мышечными сегментами. Высота жаберных крышек составляет примерно 1,5 диаметра глаза. По обеим сторонам нижней части хвостового отдела тело пигментировано парным рядом черных меланофоров, которые в туловищном отделе образуют сплошную полосу. В пищеварительном тракте большинства личинок происходит, а у некоторых завершается формирование петли кишечника. Завершение формирования гладкой мускулатуры проявляется в активном сокращении стенок прямой кишки. Желточный мешок редуцирован, и личинки полярной камбалы полностью перешли на питание внешней пищей. Несмотря на разнообразие предлагаемого корма, личинки предпочтительно поедали куриный желток. На 10-е сут содержания
в аквариуме личинки начали отказываться от предлагаемого корма, а на 14-е — начал происходить их отход, вследствие чего наблюдения были завершены.
Заключение
Зрелая оплодотворенная икра полярной камбалы Тауйской губы характеризуется олигоплазматическим типом и имеет диаметр 1,620 ± 0,005 мм. В ходе наблюдений установлено, что анимальный полюс в ее икре занимает нижнее положение и обрастание желтка клетками бластодермы происходит в направлении снизу вверх. При средней температуре 2,97 ± 0,03 °C первое деление зиготы происходит в возрасте 11 ч. В возрасте 42 и 66 ч зародыш достигает соответственно ранней и поздней бластулы. Через 114 ч инкубации центробежное перераспределение клеток бластодермы в широтном направлении приводит к образованию на периферии зародышевого диска четко выраженного зародышевого кольца. В результате меридиональной миграции клеток бластодермы и концентрации их в дорсальной области зародышевого кольца в икринках формируется зародышевая полоска. Одновременно с этим процессом происходит смещение вегетативного полюса, находившегося до этого времени в верхней точке яйца, в нижнее положение примерно на 130-140°, что обусловлено сдвигом общего центра тяжести (ранее проходившего через вертикальную ось яйца) на участок концентрации клеточной массы и формирования эмбриона.
Интересно также отметить факт наличия на внешней оболочке икринок воздушных пузырьков. Их появление на стадии поздней бластулы и сохранение вплоть до начала органогенеза эмбриона можно рассматривать как проявление одной из форм эмбриоадаптации популяции (вида) к специфическим условиям развития в зимний период. По значимости своей функции обеспечения икре дополнительной плавучести и ее изоляции от прямого контакта с жесткой и переохлажденной поверхностью льда в период ее высокой чувствительности это образование может быть сопоставимо с провизорным органом.
В экспериментальных условиях инкубационный период полярной камбалы длится 800 ч (2385 градусо-часов). Вышедшие из оболочек предличинки имеют длину от 5,7 до 6,1 мм (в среднем 5,90 ± 0,007 мм) и характеризуются хорошо развитым и подвижным жаберно-челюстным аппаратом. Переход на смешанное и полное внешнее питание происходит через 3 и 7 сут после вылупления при средней длине тела соответственно 6,20 ± 0,12 и 6,48 ± 0,18 мм.
Список литературы
Андрияшев А.П. Рыбы северных морей СССР : монография. — М.; Л. : ЗИН АН СССР, 1954. — 566 с.
Берг Л.С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран : монография. — М.; Л. : АН СССР, 1949. — Ч. 3.
Есипов В.К. Промысловые рыбы СССР : монография. — М.; Л. : Пищепромиздат, 1949. — 787 с.
Макеева А.П. Эмбриология рыб : монография. — М. : МГУ, 1992. — 216 с.
Николаев А.П. Полярная камбала Онежского залива Белого моря // Вопр. ихтиол. — 1955. — Вып. 5. — С. 85-94.
Перцева-Остроумова Т.А. Размножение и развитие дальневосточных камбал : монография. — М. : АН СССР, 1961. — 486 с.
Привольнев Т.И. Критические периоды в развитии и их значение при акклиматизации рыб // Изв. ВНИРО. — 1953. — Т. 32. — С. 238-248.
Смирнов А.И. Биология, размножение и развитие тихоокеанских лососей : монография. — М. : МГУ, 1975. — 334 с.
Черняев Ж.А. Вертикальная камера для наблюдения за развитием икры лососе-видных рыб // Вопр. ихтиол. — 1962. — Т. 2, вып. 3. — С. 457-462.
Юсупов P.P., Басов И.Д. Морфо-биологическая характеристика полярной камбалы Liopsetta glacialis (Pleuronectidae, Pleuronectiformes) Тауйской губы (северная часть Охотского моря) // Вестн. СВНЦ ДВО РАН. — 2005. — № 2. — С. 48-55.
193
