Сезонная характеристика оогенеза самок камчатского краба Paralithodes camtschatica (Crustacea: Decapoda, Lithodidae) в условиях регулируемого промысла

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра 200Г Том 128

В.Я.Федосеев, Н.А.Баранова

СЕЗОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ООГЕНЕЗА САМОК КАМЧАТСКОГО КРАБА PARALITHODES CAMTSCHATICA

В УСЛОВИЯХ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРОМЫСЛА

Камчатский краб широко добывается рыбной промышленностью. Развивающийся промысел требует решения таких задач, как контроль состояния запасов, определение численности вида и, что особенно важно, колебаний его численности, а также выявление причин этих колебаний. Решить эти проблемы может только комплексное изучение всех сфер жизнедеятельности крабов. Биология размножения — важнейшая составляющая такого исследования. Исследования процессов размножения на клеточном уровне дают необходимые знания о состоянии и возможностях изучаемого вида в природе (Федосеев, Родин, 1986; Федосеев, 1994, 2000).

Основная цель настоящей работы — дать гистологическое описание половых клеток и показать сезонные гистоморфологические изменения в строении гонад самок камчатского краба в условиях регулируемого промысла.

Материал для исследований собирали у берегов западной Камчатки в мае-июне 1987 г. В зал. Петра Великого с апреля 1990 по март 1991 г. отлавливали по 10 самок ежемесячно. В работе использовали гонады 140 половозрелых животных 1-2-3-4-й межличиночных категорий. Средняя масса и размер карапакса самок составляли 1,74 кг и 13,7 х 15,09 см. Для гистологических исследований кусочки гонад крабов фиксировали в смеси Буэна и в спиртуксусной жидкости (3: 1). Далее материал обрабатывали по общепринятой методике (Ромейс, 1955). Парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином Караччи. Проанализировано состояние оогенеза в каждом месяце года. Описание гисто-морфологического строения гонад дается по наиболее характерному месяцу каждого сезона года.

Апрель. В гонаде после нереста обнаруживаются оогонии, ооциты малого, большого цитоплазматического и раннего трофоплазматического роста. Оогонии характеризуются очень крупным ядром и небольшим количеством базофильной цитоплазмы (см. рисунок, а). Хроматин имеет вид тонких нитей. Гранулы хроматина располагаются по всему ядру. Все клетки этого типа имеют одно округлой формы ядрышко, гомогенное по структуре и базофильно окрашенное гематоксилином.

Ооциты малого роста подобно оогониям имеют небольшое количество цитоплазмы и очень крупное ядро, расположенное в центре клетки (см. рисунок, а). В ядре можно наблюдать различные этапы профазы мейоза. По мере роста ооцитов увеличивается объем цитоплазмы отно-

546

сительно ядра. Все ооциты малого роста имеют гомогенную цитоплазму, интенсивно окрашенную гематоксилином.

Половые клетки самок камчатского краба на разных стадиях развития: а — оогонии (ОГ), ооциты малого роста (ОЦ); б — ооциты большого цитоплазматического роста; в — ранний ооцит большого трофоплазматического роста; г — поздний ооцит большого трофоплазматического роста

Sexual cells of king crab females at different stages of development: а — oogoniums (ОГ) , oocytes of low growth (ОЦ); б — oocytes of high cytoplasmatic growth; в — early oocyte of high trophoplasmatic growth; г — late oocyte of high trophop — lasmatic growth

Начиная со стадии большого цитоплазматического роста происходит интенсивный рост цитоплазмы и ядра (см. рисунок, б). Ооциты цитоплазматического роста имеют базофильную и однородную цитоплазму. Ядро крупное округлой или овальной формы, располагается чаще в

547

центре клетки. Хроматин образует более или менее рыхлые нити, рав — номерно распределенные по ядру. Процесс разрыхления хроматина на этой стадии усиливается.

Ооциты трофоплазматического роста имеют неоднородную по структуре цитоплазму. Ранние ооциты трофоплазматического роста имеют темную мелкозернистую цитоплазму (см. рисунок, в). В ней обнаруживаются мелкие плотные гранулы, которые интенсивно окрашиваются гематоксилином. Ядро располагается в центре клетки, хроматин рав — номерно распределен по ядру. В ядре присутствует одно базофильное ядрышко. На самых ранних этапах трофоплазматического роста фор — мируется фолликулярная оболочка.

Половые клетки в гонадах камчатского краба располагаются следующим образом. Зоны оогоний и ооцитов малого роста располагаются вдоль продольной оси гонады или могут быть слегка смещены от нее в любом направлении. От этого участка мелких клеток радиально отходит несколько клеточных тяжей. Проксимальную часть тяжей образуют ооциты большого цитоплазматического роста. Среднюю и дистальную части тяжей составляют ранние ооциты трофоплазматического роста. В апреле клеточные тяжи длинные, иногда изгибаются и содержат большое количество клеток. В дистальных участках клеточные тяжи сильно расширяются и распадаются на несколько долек. В апреле оболочка, раз — деляющая трофоплазматические ооциты на дольки, хорошо видна.

Июль. В гонаде обнаруживаются оогонии и ооциты малого, большого цитоплазматического, раннего и позднего большого трофоплазма — тического роста.

Оогонии характеризуются очень крупным ядром и небольшим ко — личеством цитоплазмы. Все клетки этого типа имеют одно округлой формы ядрышко, гомогенное по структуре и интенсивно окрашенное ге — матоксилином.

Ооциты малого роста содержат небольшое количество цитоплазмы и очень крупное ядро, расположенное в центре клетки. В ядре обнару — живаются различные этапы профазы мейоза. Все ооциты малого роста имеют гомогенную цитоплазму, интенсивно окрашенную гематоксили — ном.

У ооцитов большого цитоплазматического роста базофильная однородная по структуре цитоплазма. Ядро крупное округлой формы, располагается обычно в центре клетки. Хроматин имеет вид рыхлой массы. Базофильное ядрышко присутствует во всех клетках этого типа, располагается в центре ядра. Внутренняя структура ядрышка однородная.

Ранние ооциты трофоплазматического роста имеют базофильную цитоплазму, в которой обнаруживаются мелкие плотные гранулы, окрашивающиеся гематоксилином в темно-синий цвет. По мере роста и раз — вития ооцита базофилия цитоплазмы уменьшается. У поздних ооцитов трофоплазматического роста цитоплазма почти полностью заполнена гранулами желтка. Ядро в ранних ооцитах трофоплазматического роста располагается чаще в центре клетки, имеет ровные края. Хроматин образует рыхлую массу с многочисленными уплотнениями. В ядре обна — руживается одно ядрышко, которое имеет округлую форму и интенсивно окрашивается гематоксилином. Внутри ядрышка обнаруживаются светлые вакуоли различной величины. Вокруг ооцитов, находящихся на самых ранних этапах трофоплазматического роста, формируется фолли — кулярная оболочка.

Оогонии, ооциты малого и большого роста располагаются в гонаде следующим образом. Зоны оогоний и ооцитов малого роста могут быть

548

расположены вдоль продольной оси гонады или могут быть слегка смещены от нее в любом направлении. От центра к стенке гонады участок мелких клеток плавно переходит в клеточные тяжи. Проксимальную часть тяжей образуют оогонии и ооциты цитоплазматического роста, среднюю и дистальную — ранние и поздние ооциты трофоплазматического роста. Клеточные тяжи длинные, иногда изгибаются, образуют складки. В этом месяце тяжи содержат большое количество клеток. В дистальных отделах клеточные тяжи расширяются и распадаются на несколько до — лек. Тяжи и дольки ограничены слоем соматических клеток гонады. В июле оболочки между дольками тоньше, чем в апреле.

Октябрь. В гонадах камчатского краба в этот период обнаружива — ются оогонии, ооциты малого и большого роста.

Оогонии характеризуются очень крупным ядром и небольшим количеством базофильной цитоплазмы. Хроматин образует множество гранул или тонких нитей. В оогониях присутствует одно базофильное ядрышко.

Ооциты малого роста имеют небольшое количество цитоплазмы и очень крупное ядро. В ядре наблюдаются различные этапы профазы мейоза. Все ооциты малого роста имеют гомогенную базофильную ци — топлазму.

Ооциты цитоплазматического роста округлой либо овальной формы. Цитоплазма у них базофильная и однородная по структуре. Круп — ное ядро располагается в центре клетки. Хроматин имеет вид рыхлой массы, равномерно распределенной по ядру. Процесс разрыхления хро — матина усиливается по мере роста ооцитов. В ядре присутствует одно ядрышко, которое окрашивается гематоксилином в темно-синий или почти черный цвет. Внутренняя структура ядрышка однородная.

Ранние ооциты трофоплазматического роста имеют базофильную неоднородную цитоплазму. В ней обнаруживаются мелкие плотные гранулы, которые окрашиваются гематоксилином в темно-синий цвет. По мере роста и развития ооцита базофилия цитоплазмы ослабевает. Ядро, как правило, располагается в центре клетки, оно имеет округлую форму и ровные края. Хроматин образует рыхлую массу с многочисленными уплотнениями и глыбками. В ядре обнаруживается одно ядрышко, которое имеет округлую форму и интенсивно окрашивается гематокси — лином, внутри ядрышка мелкие и крупные светлые вакуоли. Вокруг ранних трофоплазматических ооцитов формируется фолликулярная оболочка. У поздних ооцитов трофоплазматического роста цитоплазма почти полностью заполнена мелкими и крупными гранулами желтка (см. рисунок, г). Вокруг ядра остаются небольшие участки цитоплазмы, свободной от желтка. Ядро смещено к периферии клетки. В ядре присутствует одно ба — зофильное ядрышко округлой формы. Структура ядрышка неоднород — ная, в ней обнаруживаются мелкие и крупные вакуоли. Все поздние ооциты трофоплазматического роста имеют фолликулярную оболочку.

Зоны оогоний и ооцитов малого роста располагаются вдоль про — дольной оси гонады или могут быть слегка смещены к ее периферии. Ооциты цитоплазматического роста располагаются в проксимальных отделах клеточных тяжей. Ранние ооциты трофоплазматического роста образуют среднюю часть клеточных тяжей. Поздние ооциты трофоплаз — матического роста — дистальную часть тяжей. В осенних гонадах клеточные тяжи выглядят более узкими и содержат в проксимальных и средних отделах меньшее количество клеток по сравнению с таковыми весной и летом. Оболочки дистальных отделов клеточных тяжей и долек очень тонкие и плохо видны.

Январь. В гонаде камчатского краба обнаруживаются оогонии, ооциты малого и большого роста.

Оогонии характеризуются очень крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. Цитоплазма базофильная, гомогенная. Хроматин образует гранулы различной величины или нити. Базофильное яд — рышко обнаруживается во всех оогониях.

Ооциты малого роста имеют небольшое количество цитоплазмы и очень крупное ядро. В ядре обнаруживаются различные этапы профазы мейоза. Все ооциты имеют гомогенную базофильную цитоплазму.

Ооциты цитоплазматического роста содержат крупное ядро и гомогенную базофильную цитоплазму. Ядро располагается в центре клетки. Хроматин образует рыхлую массу, равномерно распределенную по ядру. Во всех клетках присутствует одно крупное сильно базофильное ядрышко.

Ранние ооциты трофоплазматического роста имеют базофильную неоднородную цитоплазму, в которой обнаруживаются мелкие плотные гранулы, интенсивно окрашенные гематоксилином. Ядро в ранних ооцитах трофоплазматического роста располагается, как правило, в центре клетки. Хроматин образует рыхлую массу с большим количеством глыбок и уплотнений различной формы. Во всех ооцитах этого типа присутствует одно крупное базофильное ядрышко. Внутри ядрышка обнаруживаются светлые вакуоли различной величины. Вокруг ранних трофоплазмати — ческих ооцитов формируется фолликулярная оболочка.

У поздних ооцитов трофоплазматического роста вся цитоплазма заполнена мелкими и крупными гранулами желтка. Большинство ооцитов имеют сильно базофильные сморщенные ядра, которые смещены к оболочке ооцита. В ядрах присутствуют вакуолизированные ядрышки. Иногда еще встречаются ооциты с крупными округлыми ядрами. Такие ядра слабо окрашиваются гематоксилином, хроматин в них образует раз — личные базофильные структуры. В ядрах этого типа присутствует одно крупное вакуолизированное базофильное ядрышко. Все поздние ооци — ты трофоплазматического роста имеют фолликулярную оболочку.

Зоны оогоний, ооцитов малого и большого роста располагаются в клеточных тяжах следующим образом: в центре гонады или слегка смещены к ее периферии — оогонии и ооциты малого роста; в проксимальной части клеточных тяжей — ооциты цитоплазматического роста; в средней — ранние ооциты трофоплазматического роста; в дистальной — поздние ооциты трофоплазматического роста. Оболочки дистальных отделов клеточных тяжей и долек очень тонкие, поэтому определить гра — ницы между ними трудно. Тяжи узкие и содержат в проксимальных и дистальных отделах небольшое количество клеток.

Гистоморфологическая характеристика половыгх клеток

В гонадах камчатского краба в исследованных нами четырех сезо — нах присутствуют следующие половые клетки: оогонии, ооциты малого роста, ооциты большого цитоплазматического и трофоплазматического роста.

Самое большое количество оогоний и ооцитов малого роста обнаруживается в весенний период. Оогонии камчатского краба по основным морфологическим признакам не отличаются от оогоний большинства беспозвоночных животных (Равен, 1964; Соколов, 1966). Как недифференцированные клетки, основная функция которых — размножение, они характеризуются очень крупным ядром и небольшим коли —

550

чеством цитоплазмы. Эти характеристики оогоний не меняются в течение всех сезонов (Федосеев, Баранова, 1996а, б).

Ооциты малого роста имеют небольшое количество однородной базофильной цитоплазмы. В ядре наблюдаются различные этапы про — фазы мейоза вплоть до диплотены. Наибольшее количество ооцитов малого роста присутствует в гонаде камчатского краба в весенний период. Наименьшее число ооцитов малого роста приходится на зимний сезон. Основные характеристики ооцитов малого роста в течение изученных се — зонов не меняются.

На стадии цитоплазматического роста наблюдается интенсивный рост цитоплазмы и ядра ооцитов. Хроматин у этих клеток равномерно распределен по ядру и имеет вид рыхлых нитей. По-видимому, здесь идет образование хромосом типа «ламповых щеток», что свидетельствует о максимальной активности ядерного аппарата. В этот период ооциты накапливают рибосомы, которые вместе с целым рядом ферментов создают белоксинтезирующую систему, функционирующую на ранних этапах эмбриогенеза (Арронет, 1980; Зыбина и др., 1980). В ядре присут — ствует одно крупное сильно базофильное ядрышко. Такие ядрышки свойственны клеткам, в которых идет активный синтез р — РНК (Айзен — штадт, 1984). Ооциты цитоплазматического роста с такими характерис — тиками присутствуют в гонадах камчатского краба в весенний, летний, осенний и зимний сезоны.

Наиболее значительные морфологические перестройки происходят в ооцитах трофоплазматического роста. В апреле, после нереста, в гонадах камчатского краба присутствуют только ранние ооциты трофоплазма — тического роста. Все они имеют неоднородную мелкозернистую ци — топлазму, в которой отсутствуют гранулы желтка. Цитоплазма перестает быть однородной, потому что в ней начинают происходить различные процессы, связанные с синтезом и накоплением резервных веществ ооцита. Кроме того, ооциты трофоплазматического роста имеют оболочку из фолликулярных клеток. Главная функция фолликулярной оболочки -проведение к ооциту желточных белков. Ядро, как правило, располагается в центре клетки. Хроматин образует рыхлую массу с многочисленными мелкими глыбками и уплотнениями. Ооциты трофоплазматичес — кого роста имеют одно базофильное ядрышко. Внутри ядрышка обнаруживается не окрашенная гематоксилином вакуоль. Такой вид начинают приобретать ядрышки, завершающие функционирование (Заварзин, Харазова, 1982).

В июле в гонаде камчатского краба наряду с ранними появляются и поздние ооциты трофоплазматического роста. Цитоплазма у них за — полняется мелкими и крупными гранулами желтка округлой формы. Ядро может либо располагаться в центре клетки, либо смещено к ее оболочке, в тех ооцитах, где цитоплазма больше заполнена желтком. В ядре хроматин образует множество базофильных структур. Происходит конден — сация хромосом, что свидетельствует о завершении периода активности ядерного хроматина. В базофильном ядрышке обнаруживаются 2 — 3 вакуоли, таким образом, активность ядрышкового материала продолжает уменьшаться.

В октябре в гонаде камчатского краба присутствуют ранние и поздние ооциты трофоплазматического роста. Осенью ранние ооциты тро — фоплазматического роста характеризуются теми же признаками, что и летом. Цитоплазма поздних ооцитов трофоплазматического роста почти полностью заполнена гранулами желтка, только вокруг ядра остается не — большой участок, свободный от желтка. Ядро во всех ооцитах смещено к

551

оболочке клетки. Хроматин образует множество базофильных структур. В ядре присутствует одно базофильное вакуолизированное ядрышко.

В январе вся цитоплазма поздних ооцитов заполнена гранулами желтка. В зимний период в гонадах присутствуют ооциты с двумя ти — пами ядер. Большинство ооцитов имеют небольшие сильно базофильные сморщенные ядра. Хроматин образует множество базофильных струк — тур, которые плохо просматриваются из-за сильной базофилии ядра. В ядре присутствует одно ядрышко, в котором обнаруживается большая вакуоль, не окрашенная гематоксилином. Подобные ядра находятся в ооцитах, в которых синтетическая активность ядра завершена. Иногда еще в гонадах встречаются ооциты с крупными округлыми ядрами, как в летний и осенний сезоны. Хроматин слабо окрашивается гематоксилином в серый цвет и образует множество четко определяемых базофиль — ных структур. В ядре присутствует базофильное ядрышко, содержащее одну крупную вакуоль. В последующие месяцы, ближе к нересту, можно ожидать, что все ооциты будут иметь сморщенные базофильные ядра с завершенной синтетической активностью.

Сезонные изменения в гистоморфологическом строении гонад

Самые большие зоны оогоний и ооцитов малого роста с большим числом клеток обнаруживаются в весенний период. На протяжении всех четырех сезонов они располагаются вдоль продольной оси гонады или могут быть смещены от нее в любом направлении. Весной клеточные тяжи широкие, длинные, иногда изгибаются, образуя складки (Федосеев, Баранова, 1996б). В дистальных отделах они расширенны и разделены на дольки. Ооциты цитоплазматического роста располагаются в проксимальных и средних отделах клеточных тяжей. Ранние ооциты трофоплазма — тического роста - в средних и дистальных отделах. Тяжи и дольки имеют оболочку из соматических клеток гонады. В апреле эти оболочки хоро — шо видны.

В июле ранние ооциты трофоплазматического роста вступают в стадию поздних трофоплазматических ооцитов, в связи с этим изменяется и расположение зон ооцитов в тяжах. Ооциты цитоплазматического роста располагаются в проксимальных отделах клеточных тяжей, ранние ооциты трофоплазматического роста — в средних отделах, поздние — в дистальных отделах тяжей. Увеличение гонады происходит за счет роста поздних трофоплазматических ооцитов. Клеточные тяжи становятся длин — ными, иногда изгибающимися. В дистальных отделах клеточные тяжи расширенны и разделены на дольки. Оболочки клеточных тяжей и до — лек в этот период более тонкие, чем весной.

В октябре клеточные тяжи в проксимальных и средних отделах ста — новятся более узкими и содержат меньшее число клеток. Расположение половых клеток в осенних гонадах не меняется. Оболочки дистальных отделов клеточных тяжей и долек осенью тоньше, чем весной и летом.

В январе рост гонады продолжает осуществляться за счет увели — чения объемов поздних трофоплазматических ооцитов. Распределение зон оогоний, ооцитов малого и большого роста в зимний сезон не меняется. Клеточные тяжи узкие, с наименьшим числом клеток в проксимальных и средних отделах. Со всех сторон они сжаты поздними ооци — тами трофоплазматического роста.

Весной в предстоящем нерестовом сезоне будут участвовать только ооциты позднего трофоплазматического роста. В апреле эта генерация половых клеток находилась на стадии ранних трофоплазматических ооцитов. Летом в их цитоплазме образовались гранулы желтка и ооциты

552

вступили в стадию поздних трофоплазматических ооцитов. Все последующие месяцы они накапливали питательные вещества в цитоплазме, увеличиваясь при этом в размерах. После нереста в гонаде камчатского краба останутся ранние ооциты трофоплазматического роста второй генерации, которые будут участвовать в нересте на следующий год.

Выводы

В гонаде самок камчатского краба половые клетки организованы в длинные радиально расходящиеся клеточные тяжи. Каждый тип половых клеток образует в гонаде соответствующую зону.

Оогонии, ооциты малого роста, большого цитоплазматического, ранние ооциты трофоплазматического роста присутствуют в гонадах во всех четырех сезонах, поздние ооциты трофоплазматического роста - в летний, осенний и зимний сезоны. В гонадах камчатского краба обнаруживаются две генерации ооцитов трофоплазматического роста, развитие которых происходит с разностью во времени относительно друг друга, равной одному году. Это позволяет сделать вывод о том, что длительность оогенеза у камчатского краба составляет два года. Образование половых продуктов и участие самок в нересте происходит ежегодно.

Литература

Айзенштадт Т.Б. Цитология оогенеза. - М.: Наука, 1984. - 201 с.

Арронет В.Н. Ядерные структуры в оогенезе черепах. Особенности функционирования ядрышкового организатора в ооцитах болотной черепахи // Цитология. - 1980. - Т. 22, № 12. - С. 1405-1412.

Заварзин А.А., Харазова А.Д. Основы общей цитологии. - Л.: ЛГУ, 1982. - 239 с.

Зыбина Е.В., Зыбина Т.Г., Далманс АР. Изучение структуры ядра на стадии диплонемы и диакинеза в ооцитах лесной сони. Формирование кариосферы // Цитология. - 1980. - Т. 22, № 4. - С. 381-386.

Равен X. Оогенез. — М.: Мир, 1964. - 306 с.

Ромейс Б. Микроскопическая техника. — М.: Иностр. лит., 1955. - 718 с.

Соколов И.И. Цитологические основы полового размножения многоклеточных животных. - Л.: Наука, 1966. - 406 с.

Федосеев В.Я. Длительность и продуктивность оогенеза у самок камчатского краба Paralithodes camtschatica в условиях регулируемого промысла // Тез. докл. конф. “Экосистемы морей России в условиях антропогенного пресса (включая промысел)". - Астрахань, 1994. - С. 536-539.

Федосеев В.Я. Способы искусственного повышения продуктивности природных популяций крабов // Экол. вестн. Приморья. — 2000. - № 5. — С. 39.

Федосеев В.Я., Баранова Н.А Сезонные изменения в гонадах самок камчатского краба (Paralithodes camtschatica) в условиях регулируемого промысла / ТИНРО. - Владивосток, 1996а. - 14 с. - Деп. во ВНИЭРХ.

Федосеев В.Я., Баранова Н.А. Гистоморфологическая характеристика гонад камчатского (Paralithodes camtschatica) и синего (Paralithodes platypus) крабов в нерестовый период / ТИНРО. - Владивосток, 1996б. - 13 с. - Деп. во ВНИ-ЭРХ.

Федосеев В.Я., Родин В.Е. Воспроизводство и формирование популяционной структуры камчатского краба // Динамика численности промысловых животных дальневосточных морей. - Владивосток: ТИНРО, 1986. — С. 35-45.

Поступила в редакцию 20.04.2000 г.