CC BY
65
УДК 597.442.591.4
СТРОЕНИЕ СПИННЫХ КОСТНЫХ ПЛАСТИНОК ВЗРОСЛОЙ СТЕРЛЯДИ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛА
Н. В. БАРУЛИН
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская область, Республика Беларусь, 213407
(Поступила в редакцию 28.11.2016)
Резюме. Нами впервые установлено, что спинные костные пластинки созревающей стерляди имеют достоверные морфологические отличия, которые зависят от пола. Для оценки морфологического строения спинных костных пластинок предлагается определять две группы показателей, характеризующих форму спинных костных пластинок, а также строение их зубцов. Мы определили, что у самцов стерляди спинные костные пластинки более вытянуты в ширину и имеют более сплющенную форму. Спинные костные пластинки самцов имеют более длинные и заостренные зубцы, количество которых больше, чем у самок. Обнаруженные результаты создают перспективы для разработки способа прижизненной идентификации пола осетровых рыб, в том числе на ранних стадиях онтогенеза.
Ключевые слова: костные пластинки, стерлядь, самцы, самки, онтогенез, пол.
Summary. We have established for the first time that dorsal bony plates in maturing sterlet have distinctive morphological features which depend on sex. To assess dorsal scute morphology we suggest considering two groups of parameters which are indicative of the bony plate pattern and the structure of scute teeth. We established that dorsal bony plates of sterlet males are more wide than long and have flattened form. Dorsal bony plates of males have a greater number of teeth which are sharpened and longer than those offemales. Granted the findings, the prospects for developing method of intravital sex identification in sturgeons, and specifically during early stages of ontogenesis, are hopeful.
Key words: bony plates (scutes), sterlet, males, females, ontogenesis, sex.
Введение. Многие исследователи неоднократно предпринимали попытки найти внешние морфологические признаки у осетровых рыб, зависящие от пола и разработать простой способ идентификации пола осетровых. Так, Фалахаткар и Поурсаид [13] не обнаружили достоверных половых отличий по размерно-весовым показателям у белуги Huso huso. Чиотти с соавторами [9] указывают на имеющиеся достоверные половые отличия при определении отношения длины к максимальному обхвату у озерного осетра A. fulvescens. Однако такое достоверное отличие наблюдалось у рыб, находящихся на последних стадиях зрелости.
По данным Бийада [7] у самцов и самок бестера (гибрид H. huso x A. ruthenus) имеются морфомет-рические различия в расстоянии между урогенитальным и анальным отверстиями. На возможность раннего определения пола у русского осетра A. gueldenstaedtii с использованием биометрических методов указывали в своей работе Мальцев и Маркулов [2]. Однако, как отмечает Чебанов и Галич [8], указанные морфометрические методы не были разработаны в полной мере и несмотря на простоту применения, они не могут быть рекомендованы для широкого применения в аквакультуре.
Различия в форме грудных плавников у домашних особей амурского осетра A. schrenkii были отмечены Подушкой [4], однако подобные различия не установлены для дикого амурского осетра.
Анализ источников. Вексей с соавторами [22] установили половые различия по форме урогени-тального отверстия у белого A. transmontanus, американского атлантического A. oxyrinchus и корот-корылого A. brevirostrum осетров. Однако Чебанов и Галич [8], а также Фалахаткар и Поурсаид [13] скептически отнеслись к такому методу определения пола, указывая на отсутствие достоверных половых отличий у других видов осетровых.
По нашему мнению, несмотря на сложившейся скептицизм к попыткам найти внешние морфологические половые различия у осетровых рыб, такие исследования должны продолжаться.
Мы считает, что по причине темной окраски большинства осетровых, ранее был незамечен внешний морфологический признак, строение и форма которого зависит от пола.
Нами впервые было обнаружено, что спинные костные пластинки стерляди Acipenser ruthenus, имеют полоспецифические особенности строения. Это имеет перспективы для разработки метода прижизненной идентификации пола стерляди и других осетровых.
Цель работы - изучить морфологическое строение костных пластин стерляди и выявить зависимость их строения от пола.
Материал и методика исследований. Исследования выполнялись на базе кафедры ихтиологии и рыбоводства и рыбоводного индустриального комплекса Белорусской государственной сельскохозяйственной академии (г. Горки, Могилевская область, Республика Беларусь) в период 2015-2016 годов. Указанный рыбоводный индустриальный комплекс работает по технологии замкнутого водоснабжения (УЗВ) с использованием механической и биологической фильтрации, озонирования и ок-сигенации воды. Средняя температура воды составила 16 °С, с короткими колебаниями ±2 °С в течении года. Зимовка стерляди не проводилась. Для кормления стерляди использовали высокобелковые корма Coppens с учетом рекомендаций указанной фирмы.
В исследованиях использовали стерлядь волжской популяции. Возраст стерляди - 3 года. Средняя масса 1,82±0,12 кг, средняя длина 61,2±1,3 см. Статистически достоверных отличий между массой и длиной у исследуемой стерляди не наблюдалось. Для исследований отбирались экземпляры с гонадами на второй стадии зрелости по классификации Трусова (1964).
Для определения пола у стерляди использовали метод УЗИ-диагностики на портативном ветеринарном сканере MindrayDP-6600 с последующей визуальной проверкой гонад у умерщвленных особей. В сложных случаях образцы гонад отправлялись на гистологические исследования. УЗИ-диагностики осуществлялась автором исследований, имеющим подтверждающий сертификат об обучении и опыт работы с данным методом более 5 лет (более 15 000 просмотренных осетровых рыб).
Умерщвление рыбы осуществлялось с соблюдением принципов гуманного отношения к животным. Все умерщвленные экземпляры предназначались для убоя в товарных целях. У умерщвленных экземпляров срезался слой спинных костных пластинок (жучек) от головы до начала спинного плавника. Первая спинная жучка, плотно прилегающая к костным пластинкам черепа не срезалась, по причине сложности ее быстрого извлечения без деформации. В исследовании учитывались спинные костные пластинки от второй (начиная от головы, в наших исследования имеющая первый номер) до последней крупной костной пластинки перед спинным плавником или lsdr (last scute of dorsal row), имеющий вид т.н. копья. Мелкие костные пластинки после lsdr во внимание не принимались. Принцип нумерации спинных костных пластинок, используемых в наших исследованиях, представлен. После срезания, спинные костные пластинки подвергались варке, чистке, мойке и фотографированию на камеру Canon EOS 500D в режиме макросъемки.
Полученные изображения подвергались измерению в программе ImageJ с использованием инструментов «Straight Line», «Polygon selections», «Elliptical selections» при помощи графического планшета Trust Canvas Widescreen Tablet. В процессе изучения костных пластинок измерялись следующие параметры: длина спинной костной пластинки; ширина спинной костной пластинки; длина левой и правой лопасти; площадь спинной костной пластинки; площадь условного круга, в который помещалась жучка; длина максимального зубца спинной костной пластинки; ширина основания максимального зубца; количество зубцов. Диаметр условного круга, в который помещалась жучка, равнялся ее ширине или длине, в зависимости от удаления спинной костной пластинки от головы (или ее номера). Схема измерений спинных костных пластинок представлена на рис. 1. Костные пластинки между №10 и lsdr не учитывались, так как их количество сильно варьировало у всех исследуемых экземпляров вне зависимости от пола.
На основании полученных измерений рассчитывались следующие коэффициенты: «коэффициент Ш/Д» - отношение ширины спинной костной пластинки к ее длине; «коэффициент Длл/Д» - отношение длины левой лопасти спинной костной пластинки к ее общей длине; «коэффициент Дпл/Д» - отношение длины правой лопасти спинной костной пластинки к ее общей длине; «коэффициент заполнения» - отношение площади спинной костной пластинки к площади условного круга, в который она помещалась; «коэффициент Дз/Ш» - отношение длины максимального зубца к ширине спинной костной пластинки; «коэффициент Дз/Шз» - отношение длины максимального зубца к ширине основания максимального зубца.
Для статистической обработки полученных результатов использовали программную среду R (R Core Team, 2016), включая пакеты R Commander (Fox, 2005), PMCMR (Pohlert, 2014), MASS (Venables, Ripley, 2002), corrplot (Wei, Simko, 2016) и др. Для определения уровня статистической достоверности использовали параметрический тест Стьюдента при условии соблюдения нормальности распределения данных (оценивалось тестом Шапиро-Уилка) и однородности групповых дисперсий (оценивалось тестом Ливина). При несоблюдении указанных условий использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни (для двух исследуемых групп).
Р и с. 1. Схема измерений спинных костных пластинок: а - схема измерения спинной костной пластинки инструментом «Straight Line». Условные обозначения: Д - длина спинной костной пластинки; Ш - ширина спинной костной пластинки;
Длл - длина левой лопасти; Дпп - длина правой лопасти; З - зубец; 3i - З10 - принцип подсчета количества зубцов; б - схема измерения длины левой и правой лопастей последней спинной костной пластинки «lsdr» инструментом «Straight
Line»; в - схема измерения длины и ширины максимального зубца спинной костной пластинки инструментом «Straight Line»; г - схема измерения площади спинной костной пластинки инструментом «Polygon selections»; д - схема построения условного круга, в который помещается спинная костная пластинки, инструментом «Elliptical selections»
Результаты исследований и их обсуждение. На рис. 2 представлены типичные спинные костные пластинки для самцов и самок стерляди волжской популяции с гонадами, достигшими половой дифференциации при выращивании в установке замкнутого водоснабжения.
В табл. 1 представлено сравнение морфологических признаков спинных костных пластинок между самцами и самками стерляди, а в табл. 2 - наличие или отсутствие статистических достоверных различий при таком сравнении.
На рис. 3-5 выборочно представлены графики зависимости вероятности наблюдения уменьшения или увеличения различных морфологических коэффициентов, имеющих в основном линейную зависимость.
Мы обнаружили, что самцы и самки стерляди, у которых гонады достигли половой дифференциации, имеют статистически достоверные различия по морфологическим характеристикам спинных костных пластинок. Ниже мы приведем описание только статистически достоверных наблюдаемых различий.
Спинные костные пластинки № 1 самцов превосходили спинные костные пластинки № 1 самок по коэффициенту Ш/Д (на 15 п. п.), длине максимального зубца (на 42,7 %), коэффициенту Дз/Ш (на 3 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 38 п. п.), количеству зубцов (на 47,1 %). Спинные костные пластинки № 1 самок, превосходили спинные костные пластинки № 1 самцов по длине (на 12,1 %), длине левой лопасти тинки (на 27,9 %), длине правой лопасти нки (на 23,8 %), коэффициенту Длл/Д (на 9 п. п.), коэффициенту Дпл/Д (на 7 п. п.), площади (на 21,3 %), коэффициенту заполнения (на 10 п. п.).
Спинные костные пластинки № 2 самцов, превосходили спинные костные пластинки № 2 самок по длине максимального зубца (на 39,0 %), коэффициенту Дз/Ш (на 3 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 49 п. п.), количеству зубцов (на 77,7 %). Спинные костные пластинки № 2 самок, превосходили спинные костные пластинки № 2 самцов по длине левой лопасти (на 24,3 %), длине правой лопасти спинки (на 22,7 %), коэффициенту Длл/Д (на 8 п. п.), коэффициенту Дпл/Д (на 7 п. п.), площади (на 19,8 %), коэффициенту заполнения (на 8 п. п.).
Спинные костные пластинки № 3 самцов превосходили спинные костные пластинки № 3 самок по коэффициенту Ш/Д (на 13,0 п. п.), длине максимального зубца (на 46,0 %), коэффициенту Дз/Ш (на 4 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 47 п. п.), количеству зубцов (на 63,7 %). Спинные костные пластинки № 3 самок превосходили спинные костные пластинки № 3 самцов по длине левой лопасти
(на 24,6 %), длине правой лопасти (на 26,1 %), коэффициенту Длл/Д (на 10 п. п.), коэффициенту Дпл/Д (на 11 п. п.), площади (на 16,3 %), коэффициенту заполнения (на 9 п. п.).
Р и с. 2. Типичные спинные костные пластинки самца и самки стерляди: M1 - спинная костная пластинка № 1 самца стерляди; M2 - спинная костная пластинка № 2 самца стерляди; M3 - спинная костная пластинка № 3 самца стерляди; M4 - спинная костная пластинка № 4 самца стерляди; M5 - спинная костная пластинка № 5 самца стерляди; M6 - спинная костная пластинка № 6 самца стерляди; M7 - спинная костная пластинка № 7 самца стерляди; M8 - спинная костная пластинка № 8 самца стерляди; M9 - спинная костная пластинка № 9 самца стерляди; M10 - спинная костная пластинка № 10 самца стерляди; M11 - спинная костная пластинка «lsdr» самца стерляди; F1 - спинная костная пластинка № 1 самки стерляди; F2 - спинная костная пластинка № 2 самки стерляди; F3 - спинная костная пластинка № 3 самки стерляди; F4 - спинная костная пластинка № 4 самки стерляди; F5 - спинная костная пластинка № 5 самки стерляди; F6 - спинная костная пластинка № 6 самки стерляди; F7 - спинная костная пластинка № 7 самки стерляди; F8 - спинная костная пластинка № 8 самки стерляди; F9 - спинная костная пластинка № 9 самки стерляди; F10 - спинная костная пластинка № 10 самки стерляди; F11 - спинная костная пластинка «lsdr» самки стерляди
Р и с. 3. Зависимость вероятности наблюдения уменьшения или увеличения коэффициента заполнения у спинных костных пластинок самцов и самок стерляди: а - пластинка № 1, б - пластинка № 2, в - пластинка № 5, г - пластинка № 6
Р и с. 4. Зависимость вероятности наблюдения уменьшения или увеличения коэффициента Дз/Ш у спинных костных пластинок самцов и самок стерляди: а - пластинка № 1, б - пластинка № 2, в - пластинка № 4, г - пластинка № 6
Спинные костные пластинки № 4 самцов превосходили спинные костные пластинки № 4 самок по длине максимального зубца (на 67,1 %), коэффициенту Дз/Ш (на 5 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 44 п. п.), количеству зубцов (на 60,5 %). Спинные костные пластинки № 4 самок статистически достоверно превосходили спинные костные пластинки № 4 самцов по коэффициенту заполнения (на 9 п. п.).
Спинные костные пластинки № 5 самцов превосходили спинные костные пластинки № 5 самок по коэффициенту Ш/Д (на 15 п. п.), длине максимального зубца (на 53,7 %), коэффициенту Дз/Ш (на 4 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 49 п. п.), количеству зубцов (на 61,1 %). Спинные костные пластинки № 5 самок превосходили спинные костные пластинки № 5 самцов по длине (10,4 %), длине левой лопасти (18,7 %), длине правой лопасти (на 19,1 %), коэффициенту Дпл/Д (на 6 п. п.), площади (на 17,4 %), коэффициенту заполнения (на 8 п. п.), ширине максимального зубца (на 24,1 %).
12
04 □е 0 8 10 12 14 18 05 10 15 20
КДз_Шэ Л Ё/4 КД] ИЛ
1//1
Р и с. 5. Зависимость вероятности наблюдения уменьшения или увеличения коэффициента Дз/Шз у спинных костных пластинок самцов и самок стерляди: а - пластинка № 1, б - пластинка № 2, в - пластинка № 3, г - пластинка № 4, д - пластинка № 5, е - пластинка № 6, ж - пластинка № 7, з - пластинка № 8
Спинные костные пластинки № 6 самцов превосходили спинные костные пластинки № 6 самок по длине максимального зубца (на 51,5 %), коэффициенту Дз/Ш (на 4 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 49 п. п.), количеству зубцов (на 64,1 %). Спинные костные пластинки № 6 самок превосходили спинные костные пластинки № 6 самцов по длине левой лопасти (20,6 %), коэффициенту Длл/Д (на 9 п. п.), коэффициенту заполнения (на 8 п. п.), ширине максимального зубца (на 23,9 %).
Спинные костные пластинки № 7 самцов превосходили спинные костные пластинки самок № 7 по коэффициенту Дз/Ш (на 2 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 47 п. п.), количеству зубцов (на 46,4 %). Спинные костные пластинки № 7 самок превосходили спинные костные пластинки самцов № 7 по длине левой лопасти (17,7 %), коэффициенту Длл/Д (на 8 п. п.), ширине максимального зубца (на 51,8 %).
Спинные костные пластинки № 8 самцов, превосходили спинные костные пластинки № 8 самок по коэффициенту Дз/Ш (на 4 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 51 п. п.), количеству зубцов (на 39,9 %). Спинные костные пластинки № 8 самок превосходили спинные костные пластинки № 8 самцов по длине левой лопасти (19,9 %), коэффициенту Длл/Д (на 10 п. п.), ширине максимального зубца (на 30,4 %).
Т а б л и ц а 1. Сравнительная морфологическая характеристика (среднее значение ± стандартная ошибка среднего) спинных костных пластинок самцов (п=20) и самок (п=15) стерляди волжской популяции (Ларепяег тМНепш Linneaus, 1758). Возраст - 3 года. Вторая стадия зрелости гонад. Средняя масса 1,82±0,12 кг, средняя длина 61,2±1,3 см. Условия выращивания - установка замкнутого водоснабжения. Средняя температура выращивания 16 ±2 °С. Зимовка не проводилась
Номер спинной костной пластинки / пол
Параметры 1 2 3 4 5
самец самка самец самка самец самка самец самка самец самка
Д 15,3±0,5 17,15±0,70 14,5±0,6 15,90±0,58 14,3±0,3 15,42±0,53 15,0±0,7 15,67±0,66 15,0±0,5 16,56±0,54
Ш 22,3±0,4 22,48±0,65 21,8±0,7 22,30±0,73 21,8±0,5 21,56±0,48 21,7±0,6 21,12±0,69 20,8±0,5 20,77±0,70
К Ш/Д 1,48±0,04 1,33±0,04 1,55±0,08 1,41±0,04 1,54±0,04 1,41±0,04 1,50±0,06 1,37±0,06 1,41±0,04 1,26±0,04
Длл 10,17±0,38 13,01±0,59 9,50±0,40 11,81±0,56 9,52±0,26 11,86±0,53 10,47±0,47 11,50±0,44 10,23±0,46 12,14±0,32
Дпл 10,37±0,44 12,84±0,66 9,65±0,43 11,84±0,55 9,35±0,28 11,79±0,49 10,58±0,48 11,39±0,47 10,44±0,42 12,43±0,31
К Длл/Д 0,67±0,02 0,76±0,02 0,66±0,02 0,74±0,02 0,67±0,02 0,77±0,02 0,70±0,02 0,74±0,02 0,68±0,02 0,74±0,02
К Дпл/Д 0,68±0,02 0,75±0,02 0,67±0,02 0,74±0,01 0,65±0,01 0,76±0,01 0,71±0,02 0,73±0,02 0,70±0,01 0,76±0,02
Пп 211,8±11,1 256,8±60,4 197,2±9,3 236Д±52,6 189,9±7,2 221,1±47,1 202,3±12,9 221,0±43,2 195,7±9,5 229,9±46,6
Пк 412,6±16,3 418,6±25,7 394,9±15,7 408,0±26Д 391,5±16,1 381,1±18,8 400,0±24,1 372,5±21,6 370,8±19,1 377,0±22,9
Кз 0,51±0,06 0,61±0,01 0,50±0,08 0,58±0,02 0,49±0,06 0,58±0,02 0,51±0,06 0,60±0,02 0,53±0,07 0,61±0,01
Дз 1,77±0,12 1,24±0,12 1,96±0,16 1,41±0,19 2,35±0,16 1,61±0,17 2,79±0,20 1,67±0,21 2,49±0,14 1,62±0,16
Шз 2,03±0,11 2,50±0,22 2,09±0,15 3,01±0Д4 2,32±0,13 2,91±0,24 2,89±0,17 3,23±0,34 2,57±0,16 3,19±0,23
К Дз/Ш 0,08±0,01 0,05±0,01 0,09±0,01 0,06±0,01 0,11±0,01 0,07±0,01 0,13±0,01 0,08±0,01 0,12±0,01 0,08±0,01
К Дз/Шз 0,89±0,06 0,51±0,04 0,95±0,05 0,46±0,05 1,03±0,06 0,56±0,04 0,98±0,06 0,54±0,06 1,00±0,06 0,51±0,04
Кол-во зубцов 11,24±1,03 7,64±0,96 11,55±0,87 6,50±0,97 10,64±0,62 6,50±0,76 9,50±0,70 5,92±0,60 8,86±0,55 5,50±0,64
Параметры 6 7 8 9 10
самец самка самец самка самец самка самец самка самец самка
Д 14,7±0,4 15,8±0,64 14,3±0,4 14,99±0,63 14,3±0,6 14,82±0,78 13,5±0,4 15,04±0,45 13,7±0,5 14,20±0,61
Ш 20,4±0,5 20Д6±0,67 19,1±0,4 19,34±0,72 17,6±0,6 17,88±0,73 16,7±0,4 17,32±0,64 15,6±0,5 16,62±0,72
К Ш/Д 1,40±0,04 1,30±0,04 1,35±0,04 1,31±0,06 1Д8±0,06 1,24±0,07 1,25±0,04 1,16±0,05 1,17±0,05 1,18±0,05
Длл 9,70±0,40 11,70±0,45 9,02±0,40 10,62±0,48 8,64±0,34 10,36±0,50 8,35±0,40 10,50±0,36 8,19±0,35 9,44±0,42
Дпл 10,21±0,49 11,44±0,46 9,61±0,42 10,76±0,48 8,87±0,32 10,11±0,52 8,55±0,33 10,38±0,36 8,61±0,39 9,56±0,53
К Длл/Д 0,66±0,02 0,75±0,03 0,63±0,02 0,71±0,03 0,61±0,02 0,71±0,04 0,61±0,02 0,70±0,03 0,61±0,02 0,67±0,01
К Дпл/Д 0,69±0,02 0,73±0,03 0,67±0,02 0,72±0,02 0,63±0,02 0,70±0,03 0,63±0,02 0,69±0,02 0,64±0,02 0,67±0,02
Пп 184,7±8,5 211,3±49,1 164,7±6,6 182,3±42,7 151,6±7,5 167,0±39,4 135,7±6,4 157,8±27,9 124,2±5,9 141,0±34,0
Пк 348,6±16,8 347,4±23,7 316,1±15Д 321,4±22,2 282,6±14,5 285,9±20,9 242,0±11,6 269,2±16,6 227,5±13,0 240,2±19,1
Кз 0,53±0,05 0,61±0,02 0,53±0,05 0,57±0,02 0,54±0,06 0,59±0,02 0,57±0,07 0,59±0,02 0,55±0,06 0,59±0,02
Дз 2,59±0,16 1,71±0,15 2Д3±0,17 1,85±0,13 2,53±0,30 1,82±0,21 2,15±0,13 1,91±0,20 2,12±0,17 1,77±0,19
Шз 2,68±0,16 3,32±0,14 2Д4±0,14 3,40±0,18 2,56±0Д8 3,34±0,18 2,44±0,13 3,08±0,21 2,11±0,15 2,99±0,41
К Дз/Ш 0,13±0,01 0,09±0,01 0,12±0,01 0,10±0,01 0,14±0,01 0,10±0,01 0,13±0,01 0,11±0,01 0,14±0,01 0,11±0,01
К Дз/Шз 1,01±0,06 0,52±0,05 1,03±0,08 0,56±0,04 1,06±0,09 0,55±0,05 0,92±0,07 0,64±0,06 1,04±0,08 0,65±0,08
Кол-во зубцов 8,91±0,62 5,43±0,58 7,95±0,73 5,43±0,69 7,50±0,55 5,36±0,32 7,55±0,50 5,15±0,58 8,16±0,54 5,00±0,54
Т а б л и ц а 2. Наличие / отсутствие статистически достоверных различий при сравнении морфологических характеристик спинных костных пластинок самцов и самок стерляди между собой
Параметры Номер спинной костной пластинки
1 2 3 4 5 Кол-во стат. достоверных различий от 1 до 5 пластинки 6 7 8 9 10 Кол-во стат. достоверных различий от 6 до 10 пластинки Кол-во стат. достоверных различий от 1 до 10 пластинки lsdr Сумма
Д + - - - + 2 - - - + - 1 3 - 3
Ш - - - - - 0 0 0 - 0
КШ/Д + - + - + 3 0 3 - 3
Длл + + + - + 4 + + + + + 5 9 - 9
Дпл + + + - + 4 - - - + - 1 5 - 5
К Длл/Д + + + - - 3 + + + + + 5 8 - 8
К Дпл/Д + + + - + 4 - - + + - 2 6 - 6
Пп + + + - + 4 - - - + - 1 5 - 5
Пк 0 0 0 - 0
Кз + + + + + 5 + - + - - 2 7 - 7
Дз + + + + + 5 + - + - - 2 7 - 7
Шз - + - - + 2 + + + + - 4 6 - 6
К Дз/Ш + + + + + 5 + + + - + 4 9 + 10
К Дз/Шз + + + + + 5 + + + + + 5 10 + 11
Кол-во зубцов + + + + + 5 + + + + + 5 10 + 11
Спинные костные пластинки № 9 самцов превосходили спинные костные пластинки № 9 самок по коэффициенту Дз/Шз (на 28 п. п.), количеству зубцов (на 46,6 %). Спинные костные пластинки № 9 самок, превосходили спинные костные пластинки № 9 самцов по длине (на 11,4 %), длине левой лопасти (25,7 %), длине правой лопасти (21,4 %), коэффициенту Длл/Д (на 9 п. п.), коэффициенту Дпл/Д (на 6 п. п.), площади (на 16,3 %), ширине максимального зубца (на 26,2 %).
Спинные костные пластинки № 10 самцов превосходили спинные костные пластинки № 10 самок по коэффициенту Дз/Ш (на 3 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 39 п. п.), количеству зубцов (на 62,2 %). Спинные костные пластинки № 10 самок превосходили спинные костные пластинки № 10 самцов по длине левой лопасти спинной костной пластинки (15,2 %), коэффициенту Длл/Д (на 6 п. п.), площади спинной костной пластинки (на 16,3 %), ширине максимального зубца спинной костной пластинки (на 26,2 %).
Спинные костные пластинки ^г самцов превосходили спинные костные пластинки ^г самок по коэффициенту Дз/Ш (на 4 п. п.), коэффициенту Дз/Шз (на 23 п. п.), количеству зубцов (на 31,3 %).
Важным технологическим элементом в процессе индустриального выращивания осетровых рыб является определение пола, особенно в специализированных предприятиях, направленных на получение пищевой черной икры. В технологии икорной аквакультуры используются только самки, а самцы выбраковываются как можно раньше [6]. Чем раньше будут выбракованы самцы, тем меньше производственных финансовых затрат будет нести предприятие. Теоретически, ранняя идентификация самцов и их выбраковка, может снизить технологические финансовые затраты в процессе индустриального выращивания до 4 раз.
Считается, что осетровые рыбы не имеют ярко выраженных внешних морфологических половых отличий, даже в период полового созревания, в отличие, к примеру, от лососевых рыб, у которых возможно определить пол по внешним признакам, например, по форме анального плавника [1].
Конечно, опытный рыбовод может определить пол во время бонитировки половозрелого маточного стада, особенно с гонадами на пятой стадии зрелости. Рыбовод обращает внимание на наличие брачного наряда на голове (который в основном проявляется у самцов), а также на размеры и формы тела рыбы. Обычно половозрелые самки крупнее самцов и имеют округлое брюшко, особенно в преднерестовый и нерестовый периоды. В этот период половозрелые самцы имеют более «стройную» и вытянутую форму тела. Описанная визуальная идентификация пола подходит для половозрелых осетровых в преднерестовый и нерестовые периоды. Точность такой идентификации невысокая и зависит от опыта рыбовода.
В настоящее время многие исследователи предпринимают попытки разработать метод ранней идентификации пола осетровых. Однако универсальных методов еще не разработано. Методы биопсии и лапароскоскопии травмируют рыбу [12, 17]. Ультразвуковой (УЗИ) и эндоскопический методы используются при относительно позднем возрасте [8, 15, 18]. Биохимические [25], гормональные [3, 11] и генетические методы [24], а также метод инфракрасной спектроскопии [16] являются трудными в практике аквакультуры и имеют высокую стоимость.
Мы, проводя работы по бонитировке стерляди, обратили внимание на имеющиеся особенности в строении костных пластинок, зависящих от пола. Такие особенности, возможно, не привлекали внимание других авторов, из-за темной окраски спин стерляди.
Костные пластинки осетровых рыб ранее изучали Тиерен с соавторами [21], а также Диз-Берсе и Вийо [10] с позиции видовой идентификации атлантического A. sturio и американского атлантического осетров, однако, без учета их половой специфичности.
Представленные данные в настоящей работе свидетельствуют, что между морфологическим строением спинных костных пластинок самцов и самок стерляди с гонадами, достигшими половой дифференциации, имеются статистические достоверные различия.
Наши результаты показывают, что у самцов стерляди, по сравнению самками, спинные костные пластинки № 1, 3, 5 более вытянуты в ширину по отношению к длине (результаты длины и коэффициента Ш/Д), чем у соответствующих пластинок самок.
За счет меньших размеров лопастей спинные костные пластинки № 1-3, 5-10 у самцов выглядят более сплющенными и узкими, чем у самок (результаты длины левой и правой лопасти, результаты коэффициентов Длл/Д и Дпл/Д).
На основании результатов площади, площади условного круга и коэффициента заполнения мы наблюдали, что спинные костные пластинки №1-6 и 9 у самок выглядят более округлыми или овальными, чем у самцов.
Яркой отличительной особенностью всех исследуемых костных пластинок самцов является наличие более длинных, тонких и заостренных зубцов, которые выделяются относительно ширины пластинки. Количество зубцов в костной пластинке у самцов превышает количество зубцов у самок на 31,3-77,7 % (результаты длины и ширины зубцов, коэффициенты Дз/Ш, Дз/Шз, количества зубцов).
Из графиков зависимости вероятности наблюдения уменьшения или увеличения различных морфологических параметров следует (рис. 3-5), что такие исследуемые параметры, как коэффициент заполнения, коэффициент Дз/Шз, коэффициент Дз/Ш, имели в основном линейную зависимость, при этом линейная зависимость коэффициента Дз/Шз сохранялась на большинстве спинных костных пластинках.
Анализируя результаты наличия / отсутствия статистически достоверных различий (табл. 2), необходимо обратить внимание, что максимальное количество статистически достоверных различий между исследуемыми группами (11 из 11 возможных) наблюдалось у коэффициента Дз/Шз и количества зубцов спинной костной пластинки. Коэффициент Дз/ш имел десять статистических достоверных различий. Длина максимального зубца спинной костной пластинки имела семь статистически достоверных различий (пять достоверных различий на пять первых костных пластинках). Ширина максимального зубца спинной костной пластинки имела также семь статистически достоверных различий (два достоверных различия на пять первых спинных костных пластинках). Коэффициент заполнения имел семь достоверных различий, причем на первые пять костных пластинках таких различий было пять. По параметру площади спинной костной пластинки было установлено пять достоверных различий, причем на первые костных пластинках - четыре. Длина левой и правой лопасти, а также коэффициенты Длл/Д и Дпл/Д имели в среднем семь достоверных различий. При этом на первые пять костных пластинок приходилось в среднем около четырех статистически достоверных различий. По
параметру длины спинных костных пластинок количество статистических достоверных различий составило три. Коэффициент Ш/Д имел три достоверных различия, причем все эти различия приходились на первые пять костных пластинок.
По параметрам ширина спинной костной пластинки и площадь условного круга, статические достоверные различия отсутствовали.
Очевидно, что различия по таким абсолютным морфологическим параметрам, как длина, длина левой лопасти, длина правой лопасти, площадь, длина максимального зубца, ширина максимального зубца, будут иметь значимость только в том случае, если сравнения будут осуществляться у рыб одного возраста и размера. В противном случае индивидуальные размерно-весовые показатели стерляди будут искажать указанные параметры, и приводить к ошибкам в идентификации пола.
Интерес для точной идентификации пола представляют относительные параметры (коэффициенты): коэффициент Ш/Д, коэффициент Длл/Д, коэффициент Дпл/Д, коэффициент заполнения, коэффициент Дз/Ш, коэффициент Дз/Шз. Влияние индивидуальных размерно-весовых показателей будет минимальным. К этим «независимым» параметрам также следует отнести количество зубцов спинной костной пластинки.
Из указанных «независимых» параметров можно выделить две группы показателей, характеризующих визуальный признак:
1. Группа морфологических параметров, характеризующих форму спинной костной пластинки: коэффициент Ш/Д, усредненный коэффициент Дл (длина лопасти) / Д, коэффициент заполнения.
2. Группа морфологических параметров, характеризующих зубцы спинной костной пластинки: коэффициент Дз/Ш, коэффициент Дз/Шз, количество зубцов.
Исходя из данных наличия / отсутствия статистически достоверных различий (таблица 2), морфологические параметры, входящие во вторую группу, статистически достоверно отличаются от соответствующих параметров самок у абсолютного большинства сравниваемых спинных костных пластинок. Можно заключить, что такие параметры как, количество зубцов, отношение длины максимального зубца спиной костной пластинки к ширине (коэффициент Дз/Ш); отношение длины максимального зубца к ширине основания максимального зубца (коэффициент Дз/Шз) являются определяющими при идентификации пола стерляди.
Заключение. Нами впервые установлено, что спинные костные пластинки половозрелой стерляди имеют достоверные морфологические отличия, которые зависят от пола. Для оценки морфологического строения спинных костных пластинок предлагается определять две группы показателей, характеризующих форму пластинки, а также строение их зубцов. Мы определили, что у самцов стерляди спинные костные пластинки более вытянуты в ширину, имеют более сплющенную форму, а также имеют более длинные и заостренные зубцы, количество которых больше чем у самок.
Мы считает, что методика определение пола по внешним морфологическим признакам нуждается в дальнейших всесторонних исследованиях. Обнаруженные нами закономерности в строении спинных костных пластинок представляют перспективу для разработки прижизненного способа определения пола не только стерляди, но и других представителей семейства осетровых Acipenseridae, без использования дорогостоящего оборудования (например, УЗИ-сканера, или эндоскопа). Это имеет практическое значение для аквакультуры.
Интересным является вопрос, о возможных половых закономерностях в строении не только спинных, но также боковых и брюшных костных пластинок.
Остается открытым вопрос о возможном сохранении наблюдаемых половых закономерностей в строении спинных костных пластинок у стерляди более раннего возраста. Как показали исследования Вюртца с соавторами [27], у личинок атлантического и американского атлантического осетров имеются различия в строении костных пластинок, которые, как показали исследования Тиерена с соавторами [21], а также Диз-Берсе и Вийо [10] сохраняются у половозрелых особей. Это позволяет нам надеятся на положительный результат в разработке способа идентификации пола стерляди и других видов осетровых рыб на более ранних стадиях онтогенеза.
Обозначенные выше перспективы, тема наших дальнейших публикаций.
Автор выражает благодарность сотрудникам рыбоводного индустриального комплекса УО БГСХА С. В. Роговцову, К. Л. Шумскому, Л. О. Атрощенко, А. В. Волынцу, Н. А. Суровец,
B. В. Калинину, Л. Э. Дубравской, А. В. Некрылову за помощь в первичном сборе биологического материала для данных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Животовский, Л. А.Морфологические маркеры пола у горбуши Oncorhynchus gorbuscha (Salmonidae) / Л. А. Животовский, Х. Ю. Ким // Вопр. ихтиологии. - 2015. - Т. 55. - № 1. - С. 107-109.
2. Мальцев, А. В. Биометрический метод определения пола осетровых, в частности русского осетра Acipenser guelden-staedtii (Acipenseridae) азовской популяции / А. В. Мальцев, Я. Г. Меркулов // Вопр. ихтиологии. - 2006. - Т. 46. - № 4. -
C. 536-540.
3. Мосягина, М. В. Состояние стероидсекреторных клеток и концентрация половых стероидных гормонов в плазме крови сибирского осетра Acipenser baerii и стерляди A. ruthenus (Acipenseridae) в период дифференцировки пола / М. В. Мосягина, О. В. Зеленников // Вопр. ихтиологии. - 2016. - Т. 56. - № 1. - С. 95-101.
4. Подушка, С. Б. Половые различия в форме парных плавников у амурского осетра / С. Б. Подушка // Осетровое хозяйство. - 2008. - В. 2. - С. 69-71.
5. Трусов, В. З. Метод определения степени зрелости половых желез самок осетровых / В. З. Трусов // Рыбное хозяйство. -1964. - Т. 1. - С. 26-28.
6. Barulin, N. V. Serum enzyme response of captive sturgeon brookstock Acipenser baerii Brandt 1869 females and two hybrids (bester = female Huso huso Linnaeus, 1758 х male Acipenser ruthenus Linneaus, 1758, and RsSs = A. gueldenstaedtii Brandt 1833 х A. baerii Brandt 1869) to hormonal stimulation for spawning induction // J. Appl. Ichthyol. - 2015. - V. 31. - P. 2-6.
7. Billard, R. (ed.) Esturgeons et caviar. Paris, Editions Tec & Doc, Lavoiser. - 298 pp.
8. Chebanov, M. S., Galich E.V. Sturgeon hatchery manual. FAO Fisheries and Aquaculture. Technical Paper no 558. XXXII. -2010. - 303 pp.
9. Chiotti, J. A., Boase J. C., Hondorp D. W., Briggs A. S. Assigning Sex and Reproductive Stage to Adult Lake Sturgeon using Ultrasonography and Common Morphological Measurements // North American J. of Fisheries Management. - 2016. - V. 36 (1). -P. 21-29.
10. Desse-Berset, N., Williot P. Emerging questions from the discovery of the long term presence of Acipenser oxyrinchus in France // J. Appl. Ichthyol. - 2011. - V. 27. - P. 263-268.
11. Du, H., Zhang X., Leng X., Zhang S. Gender and gonadal maturity stage identification of captive Chinese sturgeon, Acipenser sinensis, using ultrasound imagery and sex steroids // Gen Comp Endocrinol. DOI: 10.1016/j.ygcen.2016.08.004.
12. Falahatkar, B., Akhavan S. R., Tolouei Gilani M. H., Abbasalizadeh A. Sex identification and sexual maturity stages in farmed great sturgeon, Huso huso L. through biopsy // Iranian Journal of Veterinary Research. - 2013. - V. 14 (2). - P. 133-139.
13. Falahatkar, B., Poursaeid S. Gender Identification in Great Sturgeon (Huso huso) Using Morphology, Sex Steroids, Histology and Endoscopy // Anatomia, Histologia, Embryologia. - 2014. - V. 43 (2). - P. 81-89.
14. Fox, J. The R Commander: A Basic Statistics Graphical User Interface to R. // J. of Statistical Software. - 2005. - V. 14 (9). -P. 1-42.
15. Hurvitz, A., Jackson K., Degani G., Levavi-Sivan B. Use of endoscopy for gender and ovarian stage determinations in Russian sturgeon (Acipenser gueldenstaedtii) grown in aquaculture // Aquaculture. - 2007. - V. 270. - P. 158-166.
16. Lu, X., Webb M., Talbott M. et al. Distinguishing ovarian maturity of farmed white sturgeon (Acipenser transmontanus) by Fourier transform infrared spectroscopy: a potential tool for caviar production management // J Agric Food Chem. - 2010. - V. 58 (7). -P. 4056-4064.
17. Matsche, M. A., Bakal R. S., Rosemary K. M. Use of laparoscopy to determine sex and reproductive status of shortnose sturgeon (Acipenser brevirostrum) and Atlantic sturgeon (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) // J. Appl. Ichthyol. - 2011. - V. 27. -P. 627-636.
18. Munhofen, J. L., Jimenez D. A., Doug L. et al. Comparing Ultrasonography and Endoscopy for Early Gender Identification of Juvenile Siberian Sturgeon // North American J. of Aquaculture. - 2014. - V. 76. - P. 14-23.
19. Pohlert, T. The Pairwise Multiple Comparison of Mean Ranks Package (PMCMR). R package, URL: http://CRAN.R-project.org/package=PMCMR>. 2014.
20. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL https://www.R-project.org / 2016.
21. Thieren E., Wouters W., Van Neer W. Guide for the identification of archaeological sea sturgeon (Acipenser sturio and A. oxyrinchus) remains // Cybium. - 2015. - V. 39 (3). - P. 175-192.
22. Vecsei, P., Litvak M. K., Noakes D. L. G., Rien T., et al. A noninvasive technique for determining sex of live adult North American sturgeons // Environ. Biol. Fishes. - 2003. - V. 68. - P. 333-338.
23. Venables W. N., Ripley B. D. Modern Applied Statistics with S. Fourth Edition. Springer, New York, 2002. - 446 pp.
24. Vizziano-Cantonnet D., Landro S., Lasalle A. et al. Identification of the Molecular Sex-Differentiation Period in the Siberian Sturgeon // Molecular Reproduction and Development. - 2016. - V. 83 (1). - P. 19-36.
25. Webb, M. A. H., Feist G. W., Foster E. P. et al. Potential classification of sex and stage of gonadal maturity of wild white sturgeon using blood plasma indicators // Transactions of the American fisheries society. - 2002. - V. 131. - P. 132-142.
26. Wei T., Simko, V. Corrplot: Visualization of a Correlation Matrix. R package version 0.77. https: // CRAN.R-project.org/package=corrplot. 2016.
27. Wuertz, S., Reiser S., Gessner J., Kirschbaum F. Morphological Distinction Between Juvenile Stages of the European Sturgeon Acipenser sturio and the Atlantic Sturgeon Acipenser oxyrinchus // Biology and Conservation of the European Sturgeon Acipenser sturio L. - 2011. - 1758. - P. 53-64.
