влиЯние меЧениЯ на физиологиЧеское состоЯние морского серого ежа

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра 2000 Том 127

Ю.Э.Брегман, В.Н.Валова, Л.Г.Седова

ВЛИЯНИЕ МЕЧЕНИЯ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МОРСКОГО СЕРОГО ЕЖА

Мечение водных животных, особенно моллюсков, крабов и рыб, имеет давнюю историю (Hiort, 1914; Petersen, 1918-1924 - цит. по Макфе-дьену, 1965) и широко используется для решения классических задач демографии и этологии, например при оценке численности популяций, возрастного состава, индивидуального и группового роста, продолжительности жизни, скорости и направления миграций.

Способы маркировки самые разнообразные - от тотальной окраски ализарином мальков рыб, нейтральным красным личинок моллюсков, выстригания плавников у рыб до надпиливания растущего края раковин двустворчатых моллюсков, использования наружных или вводимых внутрь физиологически активных (тетрациклин, кальцеин, радиоизотопы) или пассивных электронных меток (Loosanoff, Davis, 1947; Lindner, 1953; Ebert, 1965; Ennis, 1972; Никольский, 1974; Садыхова, 1976, 1983; Olsson, Newton, 1979; Donaldson et al., 1992; Watson, 1994; и др.).

Почти все эти способы применялись и для мечения иглокожих. Например, рост сеголеток серого ежа Strongylocentrotus intermedius изучали с помощью их тотальной окраски 0,005-0,050 %-ным раствором нильского голубого (Kawamura et al., 1979). Влияние обилия пищи и волнения на рост Str. purpuratus изучали по размерной структуре (Harding, 1949), по изменению размеров в садках и с помощью маркировки разноцветными виниловыми трубочками, продетыми через два отверстия в интерамбулакральном сегменте панциря (Ebert, 1968). Темп роста ежа Tripneustes ventricosus (McPherson , 1965) оценивали несколькими методами, в том числе мечением пластмассовыми дисками, прикрепляемыми нержавеющей проволокой к панцирю. С этой же целью через перис-томальную мембрану серым ежам вводили однопроцентный раствор тетрациклин-гидрохлорида. Антибиотик быстро включался в кальцит панциря и проявлялся в виде желтой светящейся полосы под воздействием источника ультрафиолетового излучения (Kobayаshi, Taki, 1969). Недавно для маркировки ежей применили внедряемые внутрь тела миниатюрные излучатели электронных сигналов (Hagen, 1996). Перечень подобных примеров можно было бы продолжить.

При всем многообразии перечисленных методов самым практичным представляется использование такой маркировки, которая наименее трудоемка, не связана с повреждением скелета и видна невооруженным глазом. Всем этим требованиям отвечало бы окрашивание поверхности тела или прикрепление к нему не травмирующих меток.

475

Что касается серых морских ежей, мечение, похоже, единственный доступный способ для прямого определения основных демографических характеристик этого важного промыслового объекта, поскольку, по нашим наблюдениям и личному сообщению В.А.Брыкова (ИБМ ДВО РАН), структурные возрастные метки на пластинках панциря (Jensen, 1969) этого вида проявляются лишь у молодых особей, а длительное выращивание ежей в загонах или в садках весьма дорого. А уж процессы миграции и элиминации морских ежей без мечения изучать чрезвычайно сложно.

Хотя упомянутые краски-маркеры применяются давно, многие из них неудобны по тем или иным причинам. Так, ализарин требует особой процедуры растворения и слишком дорог для массового мечения; нильский голубой замедляет рост ежей (Kawamura et al., 1979; Agatsuma et al., 1995).

В настоящей статье сделана попытка оценить влияние некоторых нетрадиционных маркеров: фуксина основного, оранжевого G, метиленового синего и крупноячеистых нитевидных сеточек - на физиологическое состояние взрослых серых ежей при их длительном содержании в регулируемых условиях. Параллельно испытывали и ранее применявшиеся краски - ализарин и нейтральный красный.

Морские ежи размером (по горизонтальному диаметру панциря) 48-62 мм отбирались водолазным способом в бухте Воевода (о. Русский, Японское море) в мае 1995 г. Температура воды у дна была 8 0С. После быстрой перевозки ежей помещали по 40 экз. в четыре акватрона с объемом воды по 240 л. Температура воды составляла 9,0 ± 1,0 0С.

Эксперимент проводили в два этапа. На первом выполнили предварительное испытание пригодности химически чистых красок, а именно: фуксина основного, оранжевого G, ализарина, нейтрального красного (НК), метиленового синего (МС). Два последних препарата являются прижизненными красителями.

Для окрашивания ежей помещали на 40 мин в растворы красителей с концентрацией 1 г/л морской воды. После чего они отмывались от избыточной краски в нескольких сменах чистой воды в течение получаса и помещались в отдельные акватроны. После семидневного содержания окрашенных ежей было обнаружено быстрое вымывание первых трех красок, вследствие чего от них решили отказаться и приступили ко второму этапу.

В начале июня в один акватрон посадили 40 окрашенных МС и 20 интактных ежей, в другой, где уже находились 8 ранее маркированных НК особей, такое же количество животных в сеточках и контрольных. Сеточки, выполненные из тонкой (20 мм) капроновой нити, некрепко стягивали у перипрокта. Ежей ежедневно и в избытке кормили размороженными фрагментами талломов ламинарии японской и ульвы. Предварительно удаляли несъеденную пищу и ее непереваренные остатки. Температуру воды плавно меняли в соответствии с ее изменением в бухте Воевода: сначала до середины августа повышали до 22 0С, а затем понижали так, что по окончании опыта она составляла примерно 15 0С. Еженедельно в акватронах определяли рН, содержание растворенного кислорода и нитритов (за что выражаем искреннюю признательность О.С.Соло-миной). Первые два параметра оценивали с помощью анализатора “Хо-риба”, а третий - на приборе С-707 N с использованием кулонометрического титрования. Для поддержания допустимых концентраций про-

476

дуктов азотистого обмена периодически производили частичную замену воды.

Показателями физиологического состояния ежей служили характер гаметогенеза и скорость потребления ими кислорода. Последнюю определяли по изменению содержания кислорода в замкнутых респира-ционных камерах. В респирометры с прозрачными стенками, объемом 3 л, помещали по одному ежу. Одновременно ставили контрольные респи-рационные камеры без животных. Снижение содержания кислорода в них не превышало 0,5 %. Длительность экспозиции составляла 3 ч. За это время животные успевали адаптироваться к условиям опыта, а начальное содержание кислорода уменьшалось не более чем на 30 %. Периодически воду в каждом респирометре перемешивали его плавным вращением. Концентрацию кислорода измеряли электронным анализатором фирмы Се^га1 Kagaku СогрогаНоп с точностью ±0,1 мг/л. Всего в июне - начале июля было выполнено 15 опытов на меченых и 11 - на контрольных ежах. Убедившись в отсутствии влияния маркировки на скорость потребления ежами кислорода, в дальнейшем опыты по дыханию не проводили.

Для гистологического анализа фрагменты гонад фиксировали в 70 %-ном этиловом спирте. Морфологию половых клеток изучали на гистологических препаратах, изготовленных по общепринятым методикам (Ромейс, 1954; Лилли, 1969).

Испытание наилучшего маркера провели и в натурных условиях. Для этого в июне 1996 г. у мыса Васильева в бухте Воевода отловили и по указанной выше методике окрасили более 300 ежей (диаметр панциря 40-45 мм) метиленовым синим. Через год была сделана попытка найти помеченных ежей.

Состояние гонад серых морских ежей в различные сезоны года достаточно хорошо освещено в современной литературе (Гнездилова, 1971; Вараксина и др., 1974; Яковлев, 1976, 1987; Касьянов и др., 1980; Вараксина, 1985). Полученные нами данные о состоянии гонад серых морских ежей Srongylocentrotus intermedius в летний период (июнь-август) из популяции в бухте Воевода соответствуют литературным.

Ацинусы гонад самок ежей в июне-июле были заполнены свобод-нолежащими ооцитами и зрелыми яйцеклетками, которые располагались в просвете ацинусов и нередко полностью заполняли их. У большинства исследованных самцов в июне ацинусы гонад были полностью заполнены спермиями, а у некоторых отмечался вымет половых продуктов.

Оранжевый G, фуксин и ализарин окрашивали только внешние покровы тела и не затрагивали внутренние органы. Окраска была неяркой и сохранялась не более 7 сут. Дольше - до 25 сут - и также лишь на панцире удерживался НК, который не оказывал какого-либо патологического воздействия на гонады, и они в конце июня, как и у ежей в море, находились на преднерестовой стадии. Наиболее ярко в синий цвет окрашивал панцири ежей МС. Хорошо видимая окраска сохранялась как минимум 4 мес, постепенно исчезая с верхней половины тела, оставаясь в нижней его части, особенно в перистомальной мембране. И в этом случае краска не проникала во внутренние органы и не оказывала патологического воздействия на гаметогенез.

Поскольку экспериментальные работы проводились в июле-августе и температура воды примерно соответствовала природной, ежи находились на преднерестовой и нерестовой стадии, т.е. гонады ежей в

477

акватронах были максимальной величины, набухшие и рыхлые. В гонадах самцов наблюдались зрелые половые клетки, у самок ацинусы были заполнены ооцитами 3, 4-го порядка. Среди них встречалось довольно большое количество зрелых яйцеклеток. Через три недели в эксперименте и контроле наблюдался вымет яйцеклеток.

Использование в качестве маркера сеточек также не влияло на состояние гонад. Большая часть сеточек сохранялась до конца эксперимента. Однако при ненадлежащем их закреплении они терялись через 20-30 дней. Патологических реакций на сеточки, например сбрасывания иголок, появления новообразований, не отмечалось. При использовании МС и сеточек поведение ежей в опыте и контроле было однотипным: в промежутках между поеданием свежезаданного корма многие ежи медленно перемещались по стенкам в верхнюю часть акватронов. Вероятно, проголодавшись, некоторые ежи вновь спускались на дно и продолжали питаться.

Скорость потребления кислорода ежами с сеточками и МС в общем была одинаковой (соответственно 1,03 ± 0,13; 0,92 ± 0,08 мг/ч на экземпляр), что служит еще одним свидетельством отсутствия влияния мечения на жизнедеятельность ежей.

В период проведения описанных опытов показатель активной реакции воды (рН) был в пределах 8,2-8,3, содержание кислорода колебалось в диапазоне 5,6-6,8 мг/л (81-93 % насыщения), а нитритов - в пределах 0-0,09 мг/л.

В июне 1997 г. (через год после мечения) при кратковременном водолазном поиске в бухте Воевода обнаружили 12 экз. ежей, у которых перистомальная мембрана и нижняя часть панциря были светлоголубыми, чем они достаточно четко отличались от прочих своих собратьев.

Итак, для маркировки серых морских ежей, в том числе длительной (до 1 года) вполне пригоден 0,1 %-ный раствор витального красителя -метиленового синего (МС), для кратковременного мечения (как минимум, до 3-4 мес) можно использовать и крупноячеистые капроновые сеточки. Эти маркеры, несомненно, пригодны для изучения миграции ежей и не вызывают аномалий гаметогенеза, пищевой активности и энергообмена. Специальных опытов требует оценка влияния мечения на темпы роста ежей. Учет этого влияния позволит получить многие важные демографические и продукционные характеристики рассматриваемого вида.

Литература

Вараксина Г.С. Цитоплазматические включения вспомогательных клеток яичника морских ежей // Биол. моря. - 1985. - № 4. - С. 40-48.

Вараксина Г.С., Гнездилова С.М., Евдокимов В.В., Новиков Г.П.

Биология морских моллюсков и иглокожих // Мат-лы советско-японского симпозиума по морской биологии. - Владивосток, 1974. - С. 26-29.

Гнездилова С.И. Морфология и цитохимическая характеристика овогенеза и половых циклов у морских ежей Strongylocentrotus nudus и S. intermedius: Автореф. дис.... канд. биол. наук. - Владивосток, 1971. - 27 с.

Касьянов В.Л., Медведева Л.А., Яковлев С.Н., Яковлев Ю.М. Размножение иглокожих и двустворчатых моллюсков. - М.: Наука, 1980. - 205 с.

Лилли Р. Патогистологическая техника и практическая гистохимия. -М.: Мир, 1969. - 645 с.

Макфедьен Э. Экология животных. Цели и методы. - М.: Мир, 1965. -375 с.

Никольский Г.В. Теория динамики стада рыб как биологическая основа рациональной эксплуатации и воспроизводства рыбных ресурсов. - М.: Пищ. пром-сть, 1974. - 447 с.

Ромейс Б. Микроскопическая техника. - М.: Иностр. лит., 1954. - 718 с.

Садыхова И.А. Мечение в исследовании моллюсков // Экспериментальная экология морских беспозвоночных: Мат-лы симпоз. - Владивосток, 1976. - С. 154-155.

Садыхова И.А. Рост мидии Грея в заливе Петра Великого (Японское море) // Биология мидии Грея. - М.: Наука, 1983. - С. 62-68.

Яковлев С.Н. Гонадный цикл и размножение сердцевидного морского ежа в Японском море // Биол. моря. - 1987. - № 6. - С. 38-43.

Яковлев С.Н. Сезоны размножения морских ежей Strongylocentrotus nudus и S. intermedius // Биологические исследования залива Восток (Японское море). - Владивосток: ДВНЦ, 1976. - С. 136-142.

Agatsuma Y., Sakai Y., Matsuda T. Manual of artificial seeds of the sea urchin Strongylocentrotus intermedius for releasing in fishing grounds of Hokkaido Waters, Japan. - Hokk. Fish. Exp. Station, 1995. - 81 p.

Donaldson W.E., Schmidt D., Watson L., Penqilly D. Development of a techniq ue to tag adult red King crab , Paralithodes camtshcaticus (Tilesius, 1815) with passive integrated transponder tags // J. Shellf. Res. - 1992. - Vol. 24, № 1. - P. 91-94.

Ebert T.A. A techniq ue for the individual marking of sea urchins // Ecology.

- 1965. - № 46. - P. 193-194.

Ebert T.A. Growth rate of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus related to food availability and spine abrasion // Ecology. - 1968. - Vol. 49, № 6.

- P. 1075-1091.

Ennis G.R. Growth per moult of tagged lobsters (Homarus americanus) in Bonavista Bay. Newfoundland // J. Fish. Res. Bd Canada. - 1972. - Vol. 29, № 2.

- P. 143-148.

Hagen N.T. Tagging sea urchins: a new techniq ue for individual indentification // Aq uaculture. - 1996. - Vol. 139. - P. 271-284.

Harding J.P. The use of probability paper for the graphical analysis of polymodal freq uency distributions // J. Mar. Biol. Ass. U.K. - 1949. - Vol. 28. -P. 141-153.

Jensen K. Age determination of Echinoids // Sarsia. - 1969. - Vol. 37. -P. 41-44.

Kawamura K., Miyamoto T., Kurotaki S. A method for marking of the young sea urchin, Strongylocentrotus intermedius // Coll. Repr. from Hokkaido Wakkanai Fisher. Exp. St. - 1979. - № 5. - P. 9-15.

Kobayashi S., Taki Y. Calcification in sea urchins. 1. A tetracycline investigation of growth of the mature test in Strongylocentrotus intermedius // Calcif. Tissue Res. - 1969. - Vol. 4. - P. 210-223.

Lindner M.Y. Estimation of growth rate in animals by marking experiments // U.S. Fish. and Wildlife Sci. Fish. Bull. - 1953. - Vol. 54/78. - P. 65-69.

Loosanoff V.L., Davis H.C. Staining of oyster larvae as a method for studies of their movements and distribution // Science. - 1947. - Vol. 106, № 2763. - P. 407.

McPherson B.F. Contribution to the biology of the sea urchin Tripneustes ventricosus // Bull. Mar. Sci. - 1965. - Vol. 15. - P. 228-244.

Olsson M., Newton G. A simple, rapid method for marking individual sea urchins // California Fish and Game. - 1979. - № 65 (1). - P. 58-62.

Watson L.J. Bering sea crab test fishery program: frame work and Bristol Bay red King crab tagging project update. - Kodiak: Alaska Dept. Fish. and Game, 1994. - 9 p.

Поступила в редакцию 26.04.99 г.