CC BY
40
2008
Известия ТИНРО
Том 152
УДК 594.3(265.54)
И.В. Матросова, В.В. Евдокимов
ТИНРО-центр, г. Владивосток tinro@tinro.ru
СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕПРОДУКТИВНЫХ ОРГАНОВ У НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ СЕМ. BUCCINIDAE В ЗАЛ. ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Выполнено гистоморфологическое исследование гонад у 4 видов брюхоногих моллюсков (Buccinum verkruzeni, B. bayani, Neptunea constricta, N. polycostata), собранных в мае—ноябре 2006 г. в зал. Петра Великого. Установлено, что после-нерестовые процессы и гаметогенез у них развиваются почти параллельно. Это характерно для моллюсков с небольшой плодовитостью и большим содержанием желтка в яйцеклетках. Полученные данные по гистологической организации и клеточному составу половых желез исследованных моллюсков дополнят сведения о репродуктивной биологии гастропод и позволят определить сроки их полового созревания и нереста.
Matrosova I.V., Evdokimov V.V. Seasonal changes in reproductive organs of some gastropod species from family Buccinidae in Peter the Great Bay // Izv. TINRO. — 2008. — Vol. 152. — P. 114-120.
Gystomorphological study of gonads from gastropods Buccinum verkruzeni, B. bayani, Neptunea constricta, and N. polycostata collected in Peter the Great Bay (Japan Sea) in May—August 2006. Almost concurrent post-spawning and gametoge-nesis processes are found that is typical for molluscs with low fecundity and high content of yolk in ovules. The new data widen the knowledge on reproductive biology of mollusks and could be used for precise determination of their ripening and spawning times.
Введение
Брюхоногие моллюски сем. Buccinidae привлекают к себе внимание исследователей не только с научной точки зрения, но и как объекты промысла, поэтому необходима информация о характере развития их гонад, сроках нереста и полового созревания. В отечественной литературе много внимания уделено изучению размножения и ранних стадий онтогенеза у некоторых беломорских видов Buccinum (Кауфман, 1977). Значительные результаты получены также зарубежными исследователями (Barnes, 1996; Koike, 1996; Mouachid et al., 1996; Mann et al., 2006). Что касается дальневосточных видов брюхоногих моллюсков сем. Buccinidae, то их репродуктивная биология исследована недостаточно полно. Имеющиеся литературные сведения по репродуктивному процессу этих моллюсков отрывочны и не дают полной картины их половых циклов (Голиков, 1980; Бирюкова и др., 1999; Репина, Бирюкова, 1999).
Цель настоящей работы — проведение гистоморфологического исследования полового цикла у 4 видов промысловых брюхоногих моллюсков сем. Buccinidae в различные сезоны года и определение сроков их размножения.
114
Материалы и методы
Исследовались гонады самок у 4 видов брюхоногих моллюсков (Buccinum bayani, B. verkruzeni, Neptunea polycostata, N. constricta). Сбор материала производился в Уссурийском заливе (Японское море) с глубины 68-72 м в мае— ноябре 2006 г. Пол животных и состояние гонад определяли визуально, а также на временных и постоянных гистологических препаратах. Для микроскопического исследования кусочки гонад размером 10-12 мм фиксировали 70 % -ным спиртом и заливали в парафин по стандартной методике (Меркулов, 1969). Срезы толщиной 5-6 мкм окрашивали гематоксилином Эрлиха с докраской эозином и заключали в канадский бальзам. Готовые препараты исследовались в проходящем свете при различном увеличении (100, 400) на микроскопе Olympus model BHT-2 и фотографировались с помощью цифровой камеры Olympus. Стадии развития гонад определяли по наличию доминирующих репродуктивных клеток согласно существующим классификациям Томита (Tomita, 1967), С.М. Дзюба (1972) и З.С. Кауфмана (1977). Для гистологического анализа были взяты 352 особи. Математическую обработку данных, полученных в результате исследований, проводили на персональном компьютере с использованием таблиц Microsoft Ex cell. Все количественные данные обрабатывали методами вариационной статистики (Лакин, 1980).
Результаты и их обсуждение
Наши гистоморфологические исследования показали, что половые железы брюхоногих моллюсков имеют трубчатое строение и занимают правую сторону верхних оборотов тела. Цвет гонад в зависимости от стадии развития у самок — желтый (в ацинусах преобладают резорбирующиеся ооциты) и кремовый (в ацинусах пристеночные и зрелые ооциты), у самцов — бурый (в ацинусах присутствуют только сперматоциты) и оранжевый (в ацинусах доминируют спермии). Гонада и печеночный дивертикул покрыты общей серозной оболочкой. Наружный эпителий имеет разное строение для печени и гонады. У печени он однорядный призматический, ядра лежат на разных уровнях. По мере продвижения к железе эпителий становится кубическим, ядра клеток располагаются на одном уровне. Среди клеток эпителия гонады имеются бокаловидные клетки, вырабатывающие слизь, которая необходима в дальнейшем для формирования клеток. Хорошо развиты слой рыхлой соединительной ткани и мышечный слой, который, очевидно, принимает участие в сокращении стенок гонады. Половые трубочки прорастают в соединительнотканном пространстве между серозной оболочкой и печеночным дивертикулом. По мере разрастания трубочек формируется дефинитивная гонада. На поперечном срезе выводных протоков и ацинусов в женской гонаде у исследованных видов моллюсков можно видеть, что вдоль их стенок располагаются половые клетки, среди которых отмечаются молодые ооциты (пристеночные ооциты), связанные со стенкой ацинуса широким основанием, ооциты на стадии большого прото- и трофоплазматического роста и жировые глобулярные ооциты, лежащие в центре ацинуса (рис. 1-5).
Молодые ооциты — это клетки округлой формы, часто окруженные оболочкой типа фолликулярной. Они контактируют широким основанием со стенкой ацинуса. Ядро у них небольшое, часто маскирующееся гранулами желтка и занимающее центр клетки. Цитоплазма мелкозернистая (рис. 2, Б).
Ооциты, находящиеся в стадии большого протоплазматического роста, имеют вытянутую форму. Эти клетки соединены со стенкой ацинуса тонким стебельком, иногда толстой ножкой. Цитоплазма зернистая за счет гранул желтка, небольшое ядро почти не просматривается.
h if У ДМ. •• ■ JS
PK
wm^
I
Ш
jtfM . *
|tfi
Рис. 1. Женская гонада N. constricta. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. 10 х 40. А — май, Б — июнь—август, В — сентябрь. АЦ — амебоциты, ПР — пристеночные ооци-ты, РК — резорбирующиеся клетки
Fig. 1. N. constricta female gonad. Ge-matoxylin-eozin. Increase 10 x 40. A — May, Б — June—August, В — September. АЦ — amebocytes, ПР — wall oocytes, РК — cells resorption
ШШЯ1
Рис. 2. Женская гонада B. verkruzeni. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. 10 х 40. А — май, Б — июнь—август, В — сентябрь. Условные обозначения как на рис. 1 Fig. 2. B. verkruzeni female gonad. Gematoxylin-eozin. Increase 10 x 40. A — May, Б — June—August, В — September. Legend as fig. 1
Жировые глобулярные ооциты (свободнолежащие ооциты) — это клетки, в цитоплазме которых отмечаются сферические глобулы, окрашиваемые негативно. Наряду с базофильной цитоплазмой в этих клетках можно увидеть гранулы желтка. В ядре наблюдается одно или более ядрышек (см. рис. 5, А).
В зависимости от доминирующих репродуктивных клеток в ацинусах гонады в течение года мы выделили 6 стадий развития: половой инертности, начала
роста ооцитов, остановки роста ооцитов, интенсивного га-метогенеза, преднерестовую и нерестовую. Анализируя изменение диаметров ацинусов, в зависимости от гаметогенети-ческого пула, мы отмечаем, что максимальные их размеры у исследованных животных наблюдаются в мае. При этом их размер зависит от стадии развития гонады. Для стадии половой инертности (I стадия) характерны, уменьшенные в размерах гонады, дряблые, лишенные окраски. Железа представлена системой спавшихся ацинусов и половых канальцев, погруженных в хорошо развитую соединительную ткань. На стадии начала роста ооцитов (II стадия) визуально половые железы еще дряблые. Ооциты, как бусы, располагаются цепочкой вдоль стенок ацинусов, соединяясь с ними широким основанием или образуя протоплазмати-ческую "ножку". На стадии остановки роста ооцитов (III стадия) при визуальном наблюдении половые железы довольно плотные, по их окраске легко определить пол. Однако гистологический анализ гонад свидетельствует об остановке роста ооцитов и стабильном состоянии гонад. Наблюдается частичный некроз половых клеток. На стадии интенсивного гаметогенеза (IV стадия) половые железы становятся плотными, они окрашены в ярко-желтый цвет. Ацинусы разросшиеся, в них можно встретить все генерации половых клеток, начиная от оого-ний вплоть до ооцитов, закончивших рост и потерявших связь с базальной мембраной. Для преднерестовой стадии (V стадия) характерно, что аци-нусы имеют наибольшую величину. В это время в гонаде
Рис. 3. Женская гонада B. bayani. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. 10 х 40. А — май, Б — июнь— август, В — сентябрь. АЦ — амебоциты, РК — ре-зорбирующиеся клетки
Fig. 3. B. bayani female gonad. Gematoxylin-eozin. Increase 10 x 40. A — May, Б — June—August, В — September. АЦ — amebocytes, РК — cells resorption
»¿¿'■Щ Л
"У ^Г" ^ t
жг
feW» PJISr1
Рис. 4. Женская гонада N. poly-costata. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. 10 х 40. А — май, Б — сентябрь. ЖГ — жировые глобулярные ооциты, РК — ре-зорбирующиеся клетки
Fig. 4. N. polycostata female gonad. Gematoxylin-eozin. Increase 10 x 40. A — May, Б — September. ЖГ — oil globule oocytes, РК — cells resorption
Рис. 5. Женская гонада B. verkruzeni (А) и N. constricta (Б) в ноябре. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. 10 х 40. АЦ — амебоциты, ЖГ — жировые глобулярные ооци-ты, MO — молодые ооциты, ПР — пристеночные ооциты
Fig. 5. B. verkruzeni (A) and N. constricta (Б) female gonad in November. Gema-toxylin-eozin. Increase 10 x 40. АЦ — ameb-ocytes, ЖГ — oil globule oocytes, MO — young oocytes, ПР — wall oocytes
преобладают клетки на стадии завершения вителлогенеза и ооциты, закончившие рост. В семенниках на V стадии протекают процессы сперматогенеза, последовательно появляются сперматоциты 1- и 2-го порядка, сперматиды и сперматозоиды. На нерестовой стадии (VI стадия) объем ацинусов достигает максимальных размеров. В гонадах у самок преобладают ооциты, закончившие рост, — жировые глобулярные ооциты, а у самцов — спермии. У стенок ацинусов иногда встречаются в незначительном количестве ооциты и сперматоциты.
В мае у исследованных моллюсков половые железы находились на послене-рестовой стадии, которая наступает вслед за выметом гамет. У отнерестившихся животных в ацинусах иногда встречались невыметанные гаметы, которые подвергались энергичной резорбции и фагоцитозу амебоцитами (см. рис. 1-4).
В июне у N. constricta, N. polycostata и у В. ьег^игет (рис. 1, 2, 4) в ацинусах вдоль стенок были видны оогонии, пристеночные ооциты, связанные со стенкой ацинуса широким основанием, и резорбирующиеся клетки в центре (рис. 1). Нами замечено, что желтый цвет гонад в это время у самок совпадал с наличием продуктов резорбции в половых железах, а кремовый — с присутствием в ацинусах пристеночных ооцитов и резорбирующихся клеток. У N. polycostata в июле основная часть ацинусов была занята вспомогательными клетками с гло-
булярными включениями, вероятно, это результат фагоцитоза невыметанных в ходе нереста гамет. Описанная картина наблюдалась также в июле и августе у всех исследованных видов моллюсков (рис. 1-3). В сентябре вдоль стенок аци-нусов отмечались молодые ооциты, связанные со стенками широким основанием. Основная часть ацинусов была без зрелых половых клеток. В просветах ацину-сов имелось много амебоцитов (рис. 1-5). Центр ацинусов был занят вспомогательными клетками, содержащими крупные и мелкие глобулы, характерные для многих моллюсков и описанные как опорные и питающие. В ноябре половые железы самок уменьшаются в размерах, они узким слоем окаймляют печень. Стенки половых трубочек спавшиеся, в них имеются только молодые ооциты (рис. 5).
Нерест у исследованных видов моллюсков в 2006 г. был завершен в начале мая. После нереста в некоторых ацинусах начинается резорбция гамет, наряду с нею очень слабо идет рост и развитие новой генерации половых клеток (см. рис. 1-5). Мы считаем, что при резорбции невыметанных гамет полость гонады очищается от гамет предыдущей популяции, тем самым освобождается пространство для прохождения нового гаметогенетического цикла. Это согласуется с литературными данными (Мотавкин, Вараксин, 1983; Касьянов, 1989). Кроме того, по нашим сведениям, для следующей генерации гамет используются питательные вещества, накопленные в резорбируемых гаметах и составляющие дополнительный источник вещества и энергии для развивающихся гамет. Продукты резорбции гамет могут быть источником синтеза гормональных веществ, вырабатываемых гонадой. Аналогичные сведения имеются в литературе (Касьянов, 1989). Мы полагаем, что дегенерация и резорбция гамет под влиянием эндогенных и экзогенных факторов нейросекреторной системы, в свою очередь, являются регулятором гаметогенетических событий. Известно, что без резорбции и дегенерации невыметанных зрелых гамет не начинается (или сдерживается) пролиферация половых клеток следующей генерации (Касьянов, 1989; Хотимченко и др., 1993). Зимой наблюдается интенсивный рост гонады в целом. Весной происходит резорбция гамет и активизируется размножение и развитие половых клеток новой генерации. В апреле—мае гонада заполняется зрелыми или заканчивающими созревание половыми клетками. Процессы пролиферации при этом более выражены с сентября до начала весны, а процессы дифференциации — в начале весны (Бирюкова и др., 1999; Репина, Бирюкова, 1999).
Заключение
Предпринятое нами гистоморфологическое исследование гонад самок у 4 видов брюхоногих моллюсков сем. Buccinidae показало, что посленерестовые изменения и гаметогенез у них идут почти параллельно, что характерно для моллюсков с небольшой плодовитостью и большим содержанием желтка в яйцеклетках. Полученные данные по гистологической организации и клеточному составу половых желез у исследованных моллюсков дополняют сведения о репродуктивной биологии гастропод и позволяют конкретизировать их нерестовый период.
Список литературы
Бирюкова И.В., Репина Е.М., Евдокимов В.В. Репродуктивный процесс у некоторых промысловых видов брюхоногих моллюсков семейства Buccinidae / ТИНРО-центр. — Владивосток, 1999. — 8 с. — Деп. во ВНИЭРХ, № 1341рх-99.
Голиков А.Н. Моллюски Виссттае Мирового океана. — Л.: Наука, 1980. — 508 с. (Фауна СССР, Моллюски. Т. 5, вып. 2.)
Дзюба С.М. Морфологическая и цитохимическая характеристика овогенеза и половых циклов у приморского гребешка и у дальневосточной гигантской мидии: Дис. ... канд. биол. наук. — Владивосток, 1972. — 219 с.
Касьянов В.Л. Репродуктивная стратегия морских двустворчатых моллюсков и иглокожих. — Л.: Наука, 1989. — 179 с.
Кауфман З.С. Особенности половых циклов беломорских беспозвоночных как адаптация к существованию в условиях высоких широт. — Морфоэкологические и эволюционные аспекты проблемы. — Л.: Наука, 1977. — 265 с.
Лакин Г.Ф. Биометрия. — М.: Высш. шк., 1980. — 293 с.
Меркулов Г.А. Курс патогистологической техники. — Л.: Медицина, 1969. — 341 с.
Мотавкин П.А., Вараксин А.А. Гистофизиология нервной системы и регуляция размножения у двустворчатых моллюсков. — М.: Наука, 1983. — 203 с.
Репина Е.М., Бирюкова И.В. Особенности репродуктивного процесса промысловых видов гастропод сем. Buccinidae залива Петра Великого // Биомониторинг и рациональное использование морских и пресноводных гидробионтов: Тез. докл. конф. молодых ученых. — Владивосток: ТИНРО-центр, 1999. — С. 16-17.
Хотимченко Ю.С., Деридович И.И., Мотавкин П.А. Биология размножения и регуляция гаметогенеза и нереста у иглокожих. — М.: Наука, 1993. — 168 с.
Barnes R.S.K. Breeding, recruitment and survival in a mixed intertidal population of the Mudsnails hydrobia ulvae and H. neglecta // J. Mar. Biol. Assoc. UK. — 1996. — Vol. 76, № 4. — Р. 1003-1012.
Koike K. Embrionic development and larva dispersal in the Neritidae (Gastropoda: Prosobranchia) // Galaxea. — 1996. — Vol. 13, № 1. — Р. 129-130.
Mann R., Orton I.H., Southward A.I. et al. Occurrence of imposex and seasonal patterns of gametogenesis in the invading veined rapa whelk Rapana venosa from Chesapeake Bay, USA // Mar. Ecol. Prog. Ser. — 2006. — Vol. 310. — Р. 129-138.
Mouachid A., Idaghdour M., Ghamizi M., Mone H. Observation of spawn in Melanopsis praemorsa (Prosobranchia: Melanopsidae) // J. Mollusc. Stud. — 1996. — Vol. 62, № 3. — Р. 398-402.
Tomita K. The Maturation of the ovaries of the abalone, Haliotis discus hannai Ino, in Rebun Island, Hokkaido // Japan Sci. Rep. Hokk. Fish. Exp. Station. — 1967. — № 7. — Р. 1-5.
Поступила в редакцию
