Получение зрелых производителей, у которых икра и сперма пригодны для оплодотворения, - важнейший элемент работы по искусственному разведению осетровых.
Раньше получение таких рыб было возможно только вблизи мест естественного нереста или непосредственно на нерестилищах, где приходилось организовывать специальный лов. Из пойманных рыб лишь небольшая часть (не больше 1-4%) имела зрелую икру и сперму.
При таком ненадежном способе получения зрелых продуктов организация искусственного разведения в больших масштабах крайне затруднялась.
Экологический и физиологический методы стимулирования созревания половых продуктов
Для перевода осетроводства на плановую основу нужно было овладеть процессом перевода производителей в нерестовое состояние с целью получения зрелых яйцеклеток и такой же спермы.
Существует два способа решения этой задачи. Один из них - экологический - разработал академик АН АзССР А. Н. Державин. Он считал, что при выдерживании производителей следует создавать условия внешней среды, соответствующие естественным, в которых происходит развитие половых продуктов. Поскольку в природе икра и сперма созревают во время хода рыбы на нерест против течения воды, то этот фактор А. Н. Державин считал основным, влияющим на ускорение созревания половых продуктов. Он рекомендовал для выдерживания и получения зрелых производителей использовать овальные садки длиной 25 м, шириной 6 м и глубиной до 1,2 м, в которых создавалось течение и имитировались речные условия (быстротоки и т. д.). На дно таких садков насыпается галька. Водоснабжение в садке механическое, расход воды 20 л/с. Улучшение циркуляции воды достигается устройством в средней части садка по его длине бетонной стены протяженностью 19 м. В каждый садок помещают по 50 рыб; самок и самцов раздельно. Наряду с течением в садках создают благоприятный температурный и кислородный режим. Однако опыт работы с такими садками показал, что в них созревает только одна треть производителей, к тому же трудно определить момент, когда надо брать икру.
Этих недостатков лишен физиологический метод стимулирования созревания половых продуктов, разработанный профессором Н. Л. Гербильским. Он основан на введении ацетонированного препарата гипофиза в мышцы тела самки и самца, от которых хотят получить зрелую икру или сперму.
Исследования показали, что в организме рыбы важным регулятором созревания половых клеток является придаток мозга - гипофиз, связывающий нервную систему организма с половыми железами. Гипофиз - железа внутренней секреции - вырабатывает особые вещества - гормоны, под влиянием которых происходит переход производителей в нерестовое состояние.
Гипофиз состоит из двух частей: мозговой - нейрогипофиза и железистой - аденогипофиза. Гонадотропные гормоны вырабатываются железистыми клетками аденогипофиза.
Наилучшие результаты получаются при сочетании экологического и физиологического методов стимулирования половой функции производителей осетровых. Сочетание осуществляется в следующей последовательности: вначале производителей выдерживают в специальных водоемах, а затем производят гипофизарную инъекцию.
Отсадочные хозяйства для выдерживания производителей
Производителей выдерживают в специальных водоемах, предназначенных для отсадки рыбы. Существует два основных типа отсадочных хозяйств. Один из них сконструирован проф. Б. Н. Казанским, второй - куринскими рыбоводами (садковое хозяйство куринского типа).
Береговое отсадочное хозяйство конструкции Б. Н. Казанского . В садковом хозяйстве конструкции Б. Н. Казанского имеются земляные пруды для длительного резервирования и расположенные вблизи них бетонные садки-бассейны, предназначенные для кратковременного содержания производителей.
Самок и самцов содержат раздельно.
Земляной пруд состоит из двух частей: основной, расширенной, имеющей глубину до 2,5 м, и суженной, более мелкой части с глубиной 0,5-1 м. В этой части пруда создаются условия, имитирующие подход к нерестовому плесу. В расширенной части с большей глубиной условия приближаются к режиму зимовальных ям.
Пруд для самок имеет следующие размеры: длина 130 м (расширенная часть 100 м и суженная 30 м), ширина 20-25 м в расширенной части и 4-6 м в суженной. Дно расширенного участка земляное, а в суженном вымощено мелким гладким булыжником на обедненном бетоне; на месте стыка расширенной и суженной частей рассыпана галька.
Водоснабжение прудов механическое, водовпуск имеет вид железобетонного лотка или трубы. Сброс воды осуществляется через водоспускное сооружение, обеспечивающее как полное осушение пруда, так и возможность спуска различных горизонтов воды. Уровень воды регулируется шандорами. Постоянный расход воды 30 л/с может быть увеличен до 300 л/с.
Садковое хозяйство куринского типа . Представляет собой земляной пруд размером 75×12 м, разделенный на три участка с помощью бетонного перегораживающего сооружения, в середине которого устроено отверстие для установки затвора.
На первом участке длиной 105 м и глубиной 3 м производится длительное выдерживание производителей - от 1 до 1,5 мес. Заполнение водой продолжается 10-12 ч, а сброс 5-6 ч.
При наступлении нерестовых температур производителей переводят на второй участок, представляющий собой овальный бетонный бассейн с вертикальными стенками. В бассейне длиной 7 м, шириной 5 и глубиной 1 м производится предварительное кратковременное выдерживание самок и самцов до инъекции (1-3 сут). Переход из первого во второй участок осуществляется в форме плавного подъема: орудия лова - волокуши, которыми отлавливают производителей, подтягивают по специальным направляющим электролебедками с дистанционным управлением. Второй участок заполняется водой за 30 мин.
На третьем участке производителей инъецируют и выдерживают после гипофизарной инъекции. Этот участок имеет 2 бетонных бассейна с вертикальными стенками. Длина бассейна 5 м, ширина 3,5, глубина 1 м. На заполнение и сброс воды отводится по 15 мин. Над бассейном устраивается навес. Пересадка производителей из второго на третий участок, а также доставка их в операционное отделение, где получают икру, производится самоходным электротельфером в люльках.
Ранней весной из отстойника подают более теплую воду, что позволяет инъецировать рыбу в более ранние сроки. В бассейнах производители находятся 1-3 сут. Подача и сброс воды из бассейнов независимые. Вода подается с помощью трубы (флейты), расположенной поперек бассейна. Струи воды из флейты направлены в противоположные стороны. В результате такой подачи воды улучшается кислородный режим.
В бассейн сажают по 50 производителей белуги, по 80 - осетров или шипа и по 100 - севрюги. Расход воды в бассейнах 30 л/с. Третий участок огораживается штакетным забором, вокруг которого сажают деревья.
Заготовка производителей
Для более эффективного использования производителей при рыборазведении большое значение имеет знание внутривидовых биологических групп.
Изучение стад отдельных видов рыб дало возможность акад. Л. С. Бергу установить у некоторых из них наличие внутривидовых биологических групп. Дальнейшая разработка этого вопроса принадлежит проф. Н. Л. Гербильскому.
Учение о внутривидовых биологических группах основано на признании факта внутривидовой биологической разнокачественности, присущей всем видам животных и растений. У рыб она связана прежде всего с процессом размножения и установить ее можно, зная сроки и места нереста, различия в половом цикле, нерестовые температуры, состояние производителей в период их захода в реки, сроки пребывания производителей в реке перед нерестом.
Биологический анализ стада осетровых позволяет выбрать правильное местоположение рыбоводных заводов, помогает выяснить сроки отсадки и выдерживания производителей, а также решить вопрос о возможности получения от них зрелых половых продуктов в низовьях реки и двукратного использования прудов для выращивания молоди в течение одного вегетационного периода. Зная внутривидовые биологические группы, можно установить сезонный график, который позволяет наиболее рационально использовать водоемы и оборудование рыбоводных предприятий.
В качестве примера приведем биологические группы куринского осетра.
Профессора Н. Л. Гербильский и Б. Н. Казанский установили, что при скрещивании производителей осетра разных биологических групп его жизнестойкость в течение эмбрионального периода повышается.
Автором выявлено, что молодь, полученная от скрещивания производителей осетра разных биологических групп, по многим важным рыбоводным показателям превосходит молодь от родителей, принадлежащих к одной биологической группе: она более интенсивно питается и быстрее растет, у нее выше показатель упитанности, более высокое содержание протеина и зольных элементов.
Заготовка для рыбоводных целей производителей осетра, относящихся к разным биологическим группам, осуществляется в различные сроки.
Так, раннего ярового осетра заготовляют в дельте Волги во второй половине апреля - начале мая и используют для получения зрелых половых продуктов после краткосрочного резервирования в мае. Заготовку озимого осетра осеннего хода осуществляют в октябре, а получают от него икру и сперму после длительного выдерживания во второй половине апреля следующего года.
- самки, близкие к овуляции, имеют тонкую тешу, у менее зрелых рыб она очень толстая и жирная;
- у зрелых рыб хвостовой стебель (от заднего края спинного плавника до начала хвостовой лопасти) имеет в поперечном разрезе овальную форму, т. е. его высота значительно больше ширины, что указывает на похудание рыбы. У менее зрелых рыб хвостовой стебель толще и менее высок;
- у зрелых особей рыло заострено в результате похудания, у менее зрелых рыб рыло и вся голова более толстые;
- жучки у зрелых рыб менее острые, кожа больше покрыта густой слизью.
Для того чтобы ориентироваться на эти признаки, надо иметь большой опыт работы с производителями.
А. Е. Андронов (1979) разработал способ отбора самок севрюги, основанный на измерении икринок. Среди самок севрюги, мигрирующих в реку, содержится много недостаточно зрелых рыб, в гонадах которых много недоброкачественной мелкой икры, поэтому нужно отбирать самок с наиболее крупной икрой. Икринки измеряют с помощью щупа, имеющего шкалу с ценой деления 2 мм и отметкой нуля на расстоянии 31 мм от начала прорези с диаметром 3 мм. У самок, отбираемых для рыбоводных целей, 15 икринок должны составлять ряд, оканчивающийся не менее чем на втором делении по шкале щупа.
Второй вариант отбора самок севрюги состоит в выяснении степени поляризации (крайнего положения) ядра. Вынутую щупом икру помещают в жидкость Серра (6 частей формалина, 3 части спирта, 1 часть ледяной уксусной кислоты), промывают водой и разрезают безопасной бритвой по анимально-вегетативной оси.
Положение ядра в икринках оценивается под лупой 7×10 по расстоянию от ядра до оболочки анимального полюса. Хорошими считаются самки севрюги, у которых ядро отошло от своего первоначального положения на расстояние, не превышающее радиуса икринки.
Научный сотрудник Азовского научно-исследовательского института рыбного хозяйства Л. В. Баденко разработала метод отбора производителей по физиологическим показателям, позволяющий более объективно судить о ценности производителей для рыбоводных целей. В основе метода лежит тот факт, что осетровые в период нерестовых миграций входят в реки в различном физиологическом состоянии. Это объясняется как неодинаковой зрелостью половых продуктов, так и разным уровнем накопления у них в организме запасных веществ. Так, по данным Л. Ф. Голованенко, истощенные производители, не пригодные для получения икры и спермы, а также особи, имеющие половые продукты в IV незавершенной стадии зрелости, нуждаются в резервировании, а рыбы в IV завершенной стадии могут быть инъецированы сразу после заготовки на местах добычи.
Совершенно ясно, насколько важно осуществить оценку производителей, отбираемых для рыборазведения. Это легче всего сделать путем исследования крови. Оказалось, что наиболее четкий ответ на вопрос о качестве производителей могут дать такие показатели, как содержание гемоглобина и состав белка сыворотки крови. По ним Л. В. Баденко и рекомендует отбирать производителей.
В начале нерестового хода самки имеют значительный уровень содержания жира и белка, у них высокие показатели обмена вещества и дыхания, поэтому таких рыб надо заготавливать в первую очередь. Обычно они имеют показатели содержания жира, белка, обмена вещества и дыхания, характерные для рыб, полностью отдающих зрелую икру.
Заготовку производят из неводных уловов, отбирая производителей оптимальной для работы массы (не более 15-20 кг для осетра и севрюги и 100 кг для белуги), не имеющих травм, кровоподтеков и т. п.
При определении массы рыбы взвешивать отобранных производителей на десятичных весах на приемном пункте запрещается, так как взвешивание без воды отрицательно влияет на состояние рыбы. Массу следует определять по специальной таблице, в которой приведены данные по соотношению длины тела и массы.
Большое значение имеет и возрастной подбор производителей. По данным А. А. Поповой, лучшее потомство дают осетры, пришедшие на нерест во второй и третий раз.
Производителей заготавливают с таким расчетом, чтобы иметь резерв на случай отходов в период транспортировки и выдерживания: у белуги и севрюги от 20 до 30% и у осетра от 10 до 30% от общего количества заготовленных производителей.
Производители отбираются непосредственно из притоняемого невода. Их по одному осторожно помещают в брезентовые носилки и переносят в небольшое живорыбное судно (матенку), в которое можно собирать не более 10 особей. Матенку доставляют к большому живорыбному судну, в котором производителей доставляют на осетровый рыбоводный завод. В несамоходную живорыбную прорезь астраханского типа сажают 5 белуг или 10 осетров, столько же шипов или 16 севрюг. Длина прорези астраханского типа 13 м, ширина 5 м и глубина 0,8 м, норма загрузки: один осетр на 1,5-2 м 3 , одна севрюга на 1 м 3 и одна белуга на 5-7 м 3 . Для предотвращения травмирования рыб шпангоуты прорези обшивают строгаными досками.
Доставленных на рыбоводный завод производителей поднимают на причал с помощью специального крана грузоподъемностью 500 кг. Рыбу транспортируют в наполненной водой брезентовой люльке, подвешенной к металлическому трубчатому каркасу. Ее сверху закрывают брезентовым фартуком.
Поднятую на причал люльку сразу же устанавливают на трубчатую подставку в кузове автомашины или самоходного шасси и транспортируют к пруду. Люльку также можно передвигать монорельсовым электротранспортом. Затем по наклонной плоскости люльку вместе с рыбой спускают в водоем. Рыбу можно транспортировать и выгружать также при помощи монорельсового пути и грузовой тали. При таком способе транспортировки люльку с производителями снимают с шасси талью, перемещают над прудом и затем опускают. Монорельсовые пути с электротельфером используют также для внутризаводских перевозок производителей.
Из прудов производителей отлавливают волокушей (отцеживающее орудие лова), оснащенной плавом и грузилами. Плав представляет собой поплавки из пенопласта, посаженные по верхней подборе. К нижней подборе прикрепляют грузила из обожженной глины. К концам крыльев привязывают деревянные бруски - клячи. Длина волокуши на 40-50% больше ширины пруда, а высота на 30-40% превосходит наибольшую глубину водоема.
Рыбу обычно отлавливают за одну продольную тоню. Тянут невод за урезы по обоим берегам водоема. Притонение производят на мелководном участке в головной части пруда. Место притонения укрепляется с помощью каменисто-галечной отсыпки. К этому участку подводят тельферный подвесной путь для механизации подъема производителей.
Отловленных производителей укладывают в люльку или на носилки и подносят к тельферу, который доставляет рыбу к садкам, где производителей инъецируют.
После использования волокуши развешивают для просушки на вешалах.
Заготовка гипофизов
Гипофизы лучше всего заготавливать весной, в период хода производителей. В это время половые продукты рыб находятся в IV завершенной стадии и в гипофизах накапливается максимальное количество гормонов.
Заготавливать гипофизы от отнерестившихся рыб нельзя, поскольку ранее содержавшиеся в них гормоны в период размножения полностью расходуются. Нельзя использовать для заготовки и гипофизы от неполовозрелых рыб. Вместе с тем Т. И. Фалеева отмечает, что гипофизы можно заготавливать осенью и зимой.
Для извлечения гипофиза вскрывают череп живой или свежей рыбы трепаном, сделанным из стали и представляющим собой металлический стержень, снабженный рукояткой. На нижний конец стержня насажен цилиндр, который можно передвигать по вертикали вдоль стержня и закреплять при помощи винта. У основания цилиндра имеются наточенные и разведенные зубцы, врезающиеся в ткань при вращении трепана. Его диаметр равен 30 мм. Для получения гипофиза от белуги применяют трепаны больших размеров диаметром 35-40 мм.
Трепан устанавливают посередине головы рыбы, позади глаз. Для точной установки трепана цилиндр поднимают вверх до отказа, вследствие чего нижний заостренный конец стержня выдвигается за край цилиндра. После этого вращают рукоятку и, сделав несколько оборотов, приподнимают стержень во избежание разрушения гипофиза. Затем трепан ввинчивают до отказа и вырезанную пробку, состоящую из кости и хряща, удаляют. В черепной крышке образуется отверстие, которое при правильной установке трепана находится над гипофизарной ямкой. Для получения гипофизов используют также электротрепан, представляющий собой электрическую дрель, что намного облегчает и ускоряет заготовку гипофизов.
Из полости черепа удаляют мозг и жидкость. Подготовительные операции на этом заканчиваются и можно приступать к извлечению гипофиза.
Гипофиз извлекают применяемой в хирургии ложкой Фолькмана, имеющей острые края и длинную ручку. Ни в коем случае нельзя брать пинцетом ткань железы, так как можно разрушить гипофиз и сделать его непригодным для инъецирования. С помощью ложки Фолькмана гипофиз легко можно вынуть и перенести в сосуд. Извлеченный гипофиз обезжиривают и обезвоживают, для чего в сосуд с хорошо закрывающейся крышкой (бюкс) наливают ацетон. После извлечения каждого гипофиза заготовитель помещает его в ацетон. После того как все гипофизы извлечены, их помещают в новую порцию ацетона на 12 ч, затем его еще раз сливают и наливают новую порцию, в которой через 6-8 ч происходит обезжиривание. Извлеченные из бюкса гипофизы просушивают на фильтровальной бумаге.
Для обработки гипофизов можно применять только безводный, химически чистый ацетон. Объем ацетона должен в 10-15 раз превышать массу заложенных в него гипофизов. Повторное использование насыщенного водой ацетона недопустимо.
Для длительного хранения высушенные гипофизы помещают в полиэтиленовые мешочки и этикетируют.
Желательно в отдельные мешочки подбирать гипофизы одной массы с тем, чтобы в полевых условиях на рыбоводном пункте можно было точно рассчитать применяемые дозировки.
Заготовку гипофизов следует производить централизованно сразу для нескольких заводов с определением гонадотропной активности выпускаемого препарата с помощью тест-объектов.
Централизованная заготовка опытными специалистами позволяет обеспечить высокое качество гипофизов и возможность применения оптимальных доз.
Определение качества гипофизов
Для определения количества гормонов, находящихся в гипофизах, и качества получаемых препаратов осуществляют биологическое тестирование, которое сводится к выяснению различных реакций органов животных, получивших инъекцию исследуемых препаратов. Обычно для биологического тестирования используют вьюна и лягушек.
Вьюн после введения гипофиза всегда дает количественно определяемую четкую реакцию. Определение единицы активности гипофиза рыб производят с помощью установленного Б. Н. Казанским понятия вьюновой единицы (в. е.).
Вьюновая единица - это такое количество гонадотропного гормона, которое необходимо, чтобы вызвать через 50-80 ч после инъекции созревание икры и овуляцию у зимних самок вьюна IV стадии зрелости массой 35-45 г при температуре воды 16-18°С в лабораторных условиях.
В целях выяснения активности исследуемого препарата гипофиза во вьюновых единицах нескольким группам самок одновременно производят гипофизарные инъекции с различными дозами гипофиза. Наименьшая доза, вызвавшая созревание, и соответствует вьюновой единице. Зная ее, можно сравнивать содержание гонадотропного гормона в различных гипофизах.
Использование вьюнов в качестве тест-объектов затрудняется в связи с ограниченностью их распространения в естественных водоемах.
Более доступным объектом являются лягушки. Их легко можно получать в необходимых количествах в любое время года. Положительной реакцией у лягушек служит появление подвижных сперматозоидов в клоаке после введения суспензии гипофиза в спинные лимфатические мешки. Эта реакция наступает очень быстро - через 40-50 мин. В этом состоит второе преимущество работы с лягушками по сравнению с вьюнами.
Лягушек-самцов заготавливают поздней осенью в местах их концентрации для зимовки. Содержат их в воде при температуре 1,5°С, слабой проточности и небольшой освещенности.
Тестирование препарата следует осуществлять ежегодно в одни и те же сроки. Так, в дельте Волги это делают в первой половине марта.
Лягушек выводят из зимнего состояния, медленно повышая температуру воды и доводя ее через неделю до 16-18°С. Тестирование дает лучшие результаты при температуре 18-23°С.
Проверку производят следующим образом. Вначале отбирают партии по 8-10 гипофизов, отличающихся цветом и величиной. Затем их взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг. Взвешенный препарат растирают в ступке, постепенно увлажняя до получения однородной сметаноподобной консистенции. Затем в препарат добавляют физиологический раствор, и суспензия готова для инъецирования.
Инъекцию производят одновременно 5 лягушкам. Всего испытывают 3 группы лягушек. Каждую группу инъецируют определенной дозой: 0,2; 0,3 и 0,4 мг сухого препарата гипофиза.
Показателем биологической активности испытуемого препарата гипофиза является минимальная весовая доза, вызывающая реакцию спермации более чем у половины проинъецированных лягушек. Биологическую активность препарата рассчитывают путем деления единицы на весовой показатель минимальной эффективной дозы.
Одна лягушечья единица (л. е.) - это активность минимальной весовой дозы препарата, вызывающая спермации у самца лягушки.
Ацетонированный препарат гипофиза должен иметь стандартную, заранее известную активность, которая равна 3,3 лягушачьих единицы.
Использование препарата позволит расходовать заготовленные гипофизы более экономно. Кроме того, в тех случаях, когда после проведения гипофизарной инъекции созревание производителей не наблюдается, облегчается анализ причин этого явления.
Следует также иметь в виду, что дозу вводимого препарата на единицу массы производителей нужно рассчитывать с учетом биологической активности каждой данной партии гипофизов.
Кроме вышеизложенной методики определения активности ацетонированных гипофизов существует несколько других методов такой проверки. В частности, Б. Ф. Гончаров предложил для определения качества гипофизов использовать систему созревания икринок вне организма. Проверка осуществляется следующим образом. Щупом берется проба икры и помещается в физиологический раствор с 0,1%-ным раствором кристаллического альбумина. Туда же добавляется суспензия гипофиза. Если самка подготовлена к созреванию, то зародышевый пузырек растворяется.
Преимущества предлагаемого метода состоят в том, что он является чувствительным, дает возможность получать большой цифровой материал и его можно использовать непосредственно на рыбоводных заводах в сезон проведения работ с производителями.
При этом методе доза вводимого гипофиза рассчитывается в миллиграммах ацетонированного гипофиза на 1 кг массы производителя или в миллиграммах на одного самца или одну самку.
Правильная дозировка во многом предопределяет качество получаемых половых продуктов. Если доза окажется недостаточной, созревание производителей не произойдет. При увеличенной дозе гормонального препарата снижается качество икры или спермы.
При более низких температурах (в пределах диапазона нерестовых температур) для созревания производителей необходимы более высокие дозы препарата, при температурах, близких к верхней границе нерестовых температур, количество гормонального препарата снижается. Для созревания самцов по сравнению с самками нужно вводить меньше гормонального препарата.
Осетровые рыбоводные заводы получают ацетонированные гипофизы с заранее определенной гонадотропной активностью. Однако она не всегда остается постоянной. При хранении гипофизов более года их гонадотропная активность снижается. Процесс ухудшения качества гипофизов замедляется при их хранении в герметически закрытой посуде в сухом помещении при низкой температуре.
Гипофизарная инъекция
Высушенный гипофиз в чистой стеклянной или фарфоровой ступке растирают пестиком в порошок, затем взвешивают необходимую дозу на аналитических или торзионных весах для каждой партии инъецируемых производителей раздельно для самок и самцов.
Взвешенную дозу вносят в физиологический раствор (6,5 г химически чистой поваренной соли, растворенной в 1 л дистиллированной воды) и еще немного растирают. Затем к этой массе добавляют еще одну порцию физиологического раствора в таком количестве, чтобы на одного производителя приходилось 2 см 3 суспензии. Затем ее несколько раз тщательно взбалтывают с помощью шприца и переносят в склянку с широким горлышком и притертой пробкой.
Перед началом инъецирования содержимое склянки еще несколько раз тщательно перемешивают. Суспензию шприцем вводят в мышцы спины. После инъекции иглу осторожно вынимают. Место прокола кожи прижимают пальцем, а затем немного массируют. Это нужно делать во избежание вытекания введенного препарата.
При температуре воды ниже нерестовой на 2-3°С дозу гипофиза увеличивают на 30-50%.
Гипофизарные инъекции дают положительные результаты лишь при завершении у производителей IV стадии зрелости половых продуктов. Показателем такого состояния яйцеклеток служит смещение имеющихся у них ядер к каналу (микропиле), через который сперматозоид проникает в икринку.
Четвертая стадия у самцов характеризуется завершенностью процесса образования спермиев. У таких самцов преобладают зрелые, вполне сформированные сперматозоиды.
Хорошие результаты дают однократные инъекции ацетонированного препарата. Вместе с тем иногда они оказываются недостаточно результативными. Такое положение, наблюдается, когда общее состояние производителей ухудшено или развитие икры полностью не завершено. При такой ситуации иногда целесообразно производить повторные инъекции небольших доз препарата. Однако всегда надо помнить, что увеличенные по сравнению с научнообоснованными дозы препарата гипофиза приводят к снижению качества получаемых зрелых половых клеток. Объясняется это тем, что в порошке ацетонированного гипофиза содержатся и такие гормоны, которые не нужны непосредственно для созревания половых клеток. В результате создаются побочные эффекты, организм приходит в состояние большого напряжения (стресса).
Успешное проведение гипофизарных инъекций во многом зависит от того, как содержатся производители. На всех этапах этой операции - перед, во время и после введения в тело рыбы препарата гипофиза - с самками и самцами следует обращаться очень бережно, не допускать их травмирования. В водоемах, предназначенных для производителей, должен быть хороший кислородный режим, самок и самцов следует содержать раздельно. Перед инъецированием их переводят в небольшие бетонированные бассейны или садки, в которых создают оптимальные условия для того, чтобы гарантировать созревание половых продуктов после введения в тело гормонального препарата.
Определение времени созревания производителей
После введения гипофиза у рыб начинается период созревания (до получения зрелой икры), длительность которого зависит от температуры воды и исходного состояния самок.
А. С. Гинзбург и Т. А. Детлаф установили, что при одинаковой средней температуре период созревания всегда намного короче периода зародышевого развития (в 4-6 раз). Отсюда следует, что при повышении или понижении температуры соответственно изменяется продолжительность периодов созревания и зародышевого развития. Выявление такой закономерности позволило А. С. Гинзбург и Т. А. Детлаф построить графики вероятных сроков созревания самок осетровых при различной температуре в зависимости от продолжительности их зародышевого развития.
На графиках нанесены кривые, указывающие время, когда после гипофизарных инъекций можно ожидать созревание самок. По графикам также можно определить сроки просмотра самок и взятия проб, высчитав сначала среднюю температуру за период созревания.
Расчет производится так. В 19 ч накануне дня получения икры и в 7 ч утра в день взятия икры высчитывается средняя температура, начиная со времени инъекции производителей. Затем на горизонтальной оси находят точку, соответствующую средней температуре за период созревания, и восстанавливают из нее перпендикуляр до пересечения с кривыми. Точка пересечения с кривой показывает, через сколько часов созревают первые самки. Полученное число часов добавляют ко времени инъекции и выявляют время начала просмотра самок. Точка пересечения с кривой дает возможность таким же образом определить сроки созревания многих самок.
Пользуясь этим графиком, можно определить сроки инъекции суспензии гипофизов самкам осетровых, чтобы получать икру в удобное для работы время. В результате облегчается работа с производителями, сокращается число необходимых просмотров самок, повышается качество икры, а также сокращаются потери в результате ее перезревания или недозревания.
При расчете требуемого показателя вначале определяют среднюю температуру за сутки до инъекции. Затем на горизонтальной оси графика созревания самок находят точку, соответствующую этой температуре, и восстанавливают из нее перпендикуляр до пересечения с кривой. Из точки пересечения опускают перпендикуляр на вертикальную ось и определяют по ней число часов, которое пройдет при данной средней температуре от инъекции до созревания первых самок. Высчитанное таким образом число часов отнимают от времени начала рабочего дня и получают то время, когда надо инъецировать самок.
Метод определения степени зрелости половых желез самок без вскрытия рыбы предложил также В. З. Трусов. Этот метод сводится к тому, что у самок с помощью щупа из яичника извлекают несколько икринок. Пинцетом их переносят в пробирку с формалином. Пробирки вносят в помещение, где установлен замораживающий микротом. Икринки размещают на столике так, чтобы срезы микротомной бритвы проходили через их анимальный и вегетативный полюса. Затем икринки заливают из глазной пипетки водой, после чего покрывают столик металлическим колпаком и замораживают срезы, добавляя из баллона углекислый газ.
Срезы делают до тех пор, пока не появится хорошо видимое невооруженным глазом или под лупой ядро. Если оно лежит вплотную к оболочкам, то состояние половой железы самки находится в IV завершенной стадии зрелости.
Метод определения степени зрелости половых желез самок, предложенный В. З. Трусовым, сравнительно прост, надежен и занимает мало времени: анализ одной пробы можно осуществить за 5-8 мин.
Созревание самок контролируется также путем непосредственного наблюдения. Контроль усиливается в течение последних шести часов - наиболее вероятного при данной температуре срока созревания.
Еще более простой экспресс-метод определения зрелости гонад у производителей осетровых разработали проф. Б. Н. Казанский, Ю. А. Феклов, С. Б. Подушка и А. Н. Молодцов. Сущность метода состоит в том, что с помощью щупа из задней части яичника берут пробу икры, щуп вводится в полость тела под углом 30°, что позволяет не задевать жизненно важные органы. Щуп имеет наконечник, заполняемый икрой, и стержень, обеспечивающий его опорожнение.
Общая длина щупа - 125 мм, наконечника - 65 мм, в том числе заостренной части - 20 мм. Наружный диаметр стержня - 4,5 мм. Щуп заканчивается ручкой, расположенной перпендикулярно стержню. Извлеченные щупом икринки для выяснения степени завершенности IV стадии зрелости в течение 2 мин кипятят. Отвердевшие икринки разрезают лезвием безопасной бритвы по оси от анимального полюса к вегетативному. Срезы рассматривают под лупой или бинокуляром. Степень поляризации яйцеклетки определяют положением ядра относительно анимального полюса. Показатель поляризации определяют по формуле, предложенной Ю. А. Фекловым: l = А/В, где l - показатель поляризации; А - расстояние от ядра до оболочки; В - наибольшее расстояние по оси от анимального до вегетативного полюса.
Чем меньше значение l, тем больше поляризована яйцеклетка и тем больше завершенность IV стадии зрелости гонад. Наибольшая поляризация ооцита наблюдается при l = l/30: l/40.
Если брюшко самки при прощупывании оказывается более мягким, чем было до инъекции, то это свидетельствует о возможном созревании икры у данной особи. Чтобы в этом удостовериться, под самку следует подвести рыбоводные носилки с водой, приподнять их и установить на козлы. В это время рыба делает резкие движения, и если икра созрела, то на носилках можно заметить выделившиеся икринки. После того как самка успокоится, ее поворачивают на бок и ощупывают брюхо. У созревшей особи при массировании задней трети брюха струей свободно вытекает икра.
Таким образом, как отмечают А. С. Гинзбург и Т. А. Детлаф, показателями к вскрытию самок служат мягкое брюшко, выбивающаяся сильной струей икра, западание брюшной стенки при подъеме самки.
От полностью созревшей самки необходимо сразу же получить икру.
Получение зрелой икры
Работу по получению зрелых половых продуктов, включая взятие, оплодотворение и отмывку, икры, проводят в операционном отделении, которое обычно находится в инкубационном цехе. В нем имеется такое оборудование для получения половых продуктов, как лебедка, фиксатор, холодильная камера (КХ-6Б), в которой хранят производителей уже без икры и спермы (икра и сперма получены перед их сдачей на заготовительный пункт). В операционном отделении размещают производственные столы размером 126x84x90 см типа СПСМ-4.
Созревшую самку оглушают сильным ударом деревянной колотушки по носу, после чего ее обескровливают, перерезая хвостовую или жаберные артерии, обмывают водой и вытирают. Чтобы кровь не попала в таз с икрой, место разреза забинтовывают. Готовую к вскрытию рыбу поднимают за голову через перекладину или блок и закрепляют. Брюшко надрезают снизу вверх от полового отверстия на 15-20 см. Разрез делается неглубоким и немного сбоку от средней линии. Чтобы избежать возможных потерь икры, хвост самки придерживают над тазом. Часть созревшей икры свободно вытекает в таз по его краю. После этого брюшко разрезают до грудных плавников и оставшуюся, свободно отделяющуюся икру переносят в таз. Можно также использовать для оплодотворения доброкачественную икру, имеющуюся в яйцеводах.
Количество получаемой икры зависит от массы самки.
Икру от разных самок не смешивают. Все операции с икрой проводят с предельной осторожностью. Икру можно собирать только в тазы с неповрежденной эмалью. В таз вместимостью 12-15 л помещают не более 2 кг икры.
Оплодотворяют только полноценную зрелую икру, которую надо уметь определять.
Недозревшие икринки отличаются от зрелых одинаковой окраской всех участков. Созревшие икринки очень медленно обесцвечивают водный раствор метиленовой сини. Недозревшие икринки этот раствор совсем не обесцвечивают, а перезревшие обесцвечивают значительно быстрее, чем созревшие. Такой способ определения рыбоводного качества икры осетровых разработан доцентом Ленинградского государственного университета М. Ф. Вернидуб. Он сводится к следующему: 2 см 3 икры (без полостной жидкости) помещают в бюкс или плотно закрывающуюся пробирку, заполненную 10 см 3 свежеприготовленного раствора метиленовой сини (одна капля 0,05%-ного водного раствора краски на 10 см 3 воды), несколько раз встряхивают и учитывают время, в течение которого произойдет обесцвечивание раствора.
В отдельных случаях обесцвечивание в сроки, обычные для икры данного качества, не происходит.
Определение готовности икры к оплодотворению
Сотрудник Азовского научно-исследовательского института рыбного хозяйства Л. Т. Горбачева предложила оценивать готовность икры к оплодотворению в заводских условиях по скорости наступления клейкости оболочек икры после ее оплодотворения.
Для того чтобы установить, когда следует начать осеменение икры, уже извлеченной из полости тела самки, берут 100-150 икринок, осеменяют спермой и определяют время, в течение которого икра в пробе приклеивается к чашке Петри. После этого по специальному графику устанавливают время, когда следует осеменять всю икру. Для икры осетра лучшим для оплодотворения считается состояние, при котором за 9-16 мин приклеивается не менее 90-95% всех оплодотворенных икринок; для икры севрюги это состояние соответствует времени 6-10 мин. Такая икра развивается нормально.
Перезревшая икра осетра начинает приклеиваться через 4-6 мин, а севрюги - через 2-4 мин. Такая икра в период инкубации дает повышенный отход.
Для оплодотворения используют икру только высокого качества, показателями которого являются:
- наличие на зародышевом полюсе пятна иной окраски, чем другая половина икринки;
- правильная округлая форма и одинаковые размеры икринок, а также окрашенные бластомеры, образующиеся после появления двух борозд деления;
- появление через 6-12 мин у осетра и через 5-10 мин у севрюги узкой щели между наружной оболочкой и икринкой у быстро отмытой от полостной жидкости пробы икры (у перезревших икринок этот процесс начинается раньше, у недозревших - позже);
- определенная масса икринок; в 1 г созревшей икры белуги должно содержаться 35-40 икринок, осетра - 45-50 икринок, севрюги - 75-90 икринок.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Половые продукты у рыб берут тремя способами: методом отцеживания, методом вскрытия и комбинированным методом.
Отцеживание.
Перед отцеживанием брюшко и анальный плавник вытирают сухой салфеткой (рис.1), а затем голову рыбы и ее анальный плавник обертывают еще одной сухой салфеткой. Если рыба небольшого размера, то отцеживание может проводить один человек. Голову рыбы прижимают локтем левой руки к телу, а кистью этой руки держат хвостовой стебель в таком положении, чтобы генитальное отверстие находилось над краем чистой посуды (эмалированный или пластиковый таз), а брюшко было слегка выгнуто наружу. От давления стенок брюшной полости часть икры выделяется из генитального отверстия, попадает на край посуды и стекает на дно. Нельзя допускать прямого попадания икринок на дно посуды, так как они легко повреждаются. После прекращения свободного вытекания икры брюшко самки слегка сдавливают и массируют пальцами правой руки к анальному плавнику. С появлением комочков икры и капель крови отцеживание прекращают. Если самка крупная, то икру отцеживают два человека: один держит голову рыбы, другой держит над краем посуды хвостовой стебель и одновременно свободной рукой отцеживает икру. Метод отцеживания успешно применяется на лососевых, карповых, сиговых и некоторых осетровых рыбах (стерлядь).
У порционно - нерестующих рыб икру берут методом отцеживания.
Рис.1. Отцеживание икры
Таким же образом отцеживают и сперму. Зрелого самца держат над посудой и массируют его брюшко, до тех пор, пока из генитального отверстия не начнет вытекать сперма. У крупных самцов сперму отцеживают с помощью резинового щупа, вставленного в генитальное отверстие. Сперма созревает порциями, поэтому при необходимости ее можно брать от самцов несколько раз. Способом отцеживания берут сперму у самцов всех видов искусственно разводимых рыб.
Вскрытие (рис.2). Методом вскрытия берут икру у неживых рыб. Наиболее распространен этот способ взятия икры у осетровых рыб.
Созревшую самку осетровых рыб обездвиживают ударом деревянной колотушки, после чего ее обескровливают, перерезав хвостовую или жаберную артерии, обмывают водой и насухо вытирают. Чтобы кровь не попала в таз с икрой, место разреза забинтовывают. Готовую к вскрытию самку подвешивают при помощи специального подъемника за голову и закрепляют. Брюшко разрезают снизу от генитального отверстия на 15-20 см. Разрез делается неглубоким и немного сбоку от средней линии. Чтобы избежать возможных потерь икры, хвост самки придерживают над тазом, часть созревшей икры свободно вытекает в таз по его краю. После этого брюшко разрезают до средних плавников и оставшуюся, свободно отделяющуюся икру переносят в таз. Можно также использовать для оплодотворения доброкачественную икру, имеющуюся в яйцеводе.
Рис.2. Отбор икры способом вскрытия
Комбинированный способ. При этом способе объединяют все операции, часть икры у рыбы берут методом отцеживания, а оставшуюся часть методом вскрытия, ту которую по чисто техническим причинам не удается получить.
В последнее время широко распространены новые методы взятия икры у осетровых рыб, они получили название методы прижизненного взятия половых продуктов. И.А. Бурцевым в 1969 году был разработан метод прижизненного взятия икры у осетровых рыб, он был назван « метод кесарева сечения». Им было предложено частичное вскрытие брюшной полости самок гибридов осетровых рыб с последующим хирургическим зашиванием разреза. Этот способ впоследствии нашел широкое применение в товарном рыбоводстве. Над анальным отверстием самки делают небольшой разрез (10-15 см) и через него можно осуществлять отбор икры. Однако этот метод несколько трудоемок и не все производители выживают после проведения операции.
В настоящее время широко используется метод «надрезания яйцевода» (Подушка, 1986). После созревания самок осетровых рыб производится надрез одного из яйцеводов. Яичники осетровых рыб не имеют собственной полости и икра после созревания попадает непосредственно в полость тела. Яйцеводы представляют собой две длинные трубки, расположенные в дорзо-латеральных частях брюшной полости. После надреза каудального участка одного из яйцеводов овулировавшая икра может поступать к генитальному отверстию непосредственно из полости тела, минуя яйцеводы. Глубина введения скальпеля в яйцевод зависит от размера рыбы, от одного до нескольких сантиметров. Икра свободно вытекает из генитального отверстия. Надрезание яйцеводов это довольно простая операция и выживаемость рыб поле нее приближается к 100%. Этот способ широко применяется на многих осетровых хозяйствах (рис.3).
РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК РЫБ
У круглоротых специальных половых протоков нет. Из разрывающейся половой железы половые продукты выпадают в полость тела, из нее – через половые поры – в мочеполовой синус, а затем через мочеполовое отверстие выводятся наружу.
У хрящевых рыб половая система связана с выделительной. У самок большинства видов яйца выводятся из яичников по мюллеровым каналам, выполняющим роль яйцеводов и открывающимся в клоаку; вольфов канал является мочеточником. У самцов вольфов канал служит семяпроводом и через мочеполовой сосочек также открывается в клоаку.
У костистых рыб вольфовы каналы служат мочеточниками, мюллеровы каналы у большинства видов редуцируются, половые продукты выводятся наружу через самостоятельные половые протоки, открывающиеся в мочеполовое или половое отверстие.
У самок (большинства видов) зрелые яйца выводятся из яичника наружу через короткий проток, образованный оболочкой яичника. У самцов канальцы семенника соединяются с семяпроводом (не связанным с почкой), который открывается наружу мочеполовым или половым отверстием.
Половые железы, гонады – семенники у самцов и яичники или ястыки у самок – лентовидные или мешковидные образования, висящие на складках брюшины – брыжейке – в полости тела, над кишечником, под плавательным пузырем. Строение гонад, сходное в основе, у разных групп рыб имеет некоторые особенности, У круглоротых половая железа непарная, у настоящих рыб гонады большей частью парные. Вариации в форме гонад у различных видов главным образом выражаются в частичном или полном слиянии парных желез в одну непарную (самки трески, окуня, бельдюги, самцы песчанки)или в ясно выраженной асимметрии развития: часто гонады бывают разные по объёму и массе (мойва, серебряный карась и др.), вплоть до полного исчезновения одной из них. С внутренней стороны стенок яичника в щелевидную полость его отходят поперечные яйце несущие пластинки, на которых развиваются половые клетки. Основу пластинок составляют соединительнотканные тяжи с многочисленными ответвлениями. Вдоль тяжей проходят сильно разветвленные кровеносные сосуды. Зрелые половые клетки выпадают с яйценесущих пластинок в полость яичника, которая может быть расположена в центре его (например, окуневые) или сбоку (например, карповые).
Яичник непосредственно сливается с яйцеводом, выводящим яйца наружу. У некоторых форм (лососевые, корюшковые, угревые) яичники не замкнуты и зрелые яйца выпадают в полость тела, а уже из неё через специальные протоки выводятся из организма. Семенники большинства рыб – парные мешковидные образования. Зрелые половые клетки по выводным протокам – семяпроводам – выводятся во внешнюю среду через специальное половое отверстие (у самцов лососей, сельдей, щуки и некоторых других) или через мочеполовое отверстие, расположенное позади ануса (у самцов большинства костистых рыб).
У акул, скатов, химер имеются придаточные половые железы (передняя часть почки, становящаяся лейдиговым органом); выделения железы примешиваются к сперме.
У некоторых рыб конец семяпровода расширен и образует семенной пузырек (не гомологичен органам того же названия у высших позвоночных).
Известно о железистой функции семенного пузырька у некоторых представителей костистых рыб. От внутренних стенок семенника отходят внутрь семенные канальцы, сходящиеся к выводному протоку. По расположению канальцев семенники костистых рыб разделяют на две группы: циприноидные, или ацинозные, – у карповых, сельдевых, лососевых, сомовых, щуковых, осетровых, тресковых и др. ; перкоидные, или радиальные, – у окуневых, колюшковых и др. (рис. 24).
Рис. 24. Типы строения семенников костистых рыб . А – перкоидный; Б – циприноидный
В семенниках циприноидного типа семенные канальцы извиваются в различных плоскостях и без определённой системы. Вследствие этого на поперечных гистологических срезах видны их отдельные участки неправильной формы (так называемые ампулы). Выводной проток помещается в верхней части семенника. Края семенника округлы.
В семенниках перкоидного типа семенные канальцы тянутся от стенок семенника радиально. Они прямые, выводной проток расположен в центре семенника. Семенник на поперечном срезе имеет треугольную форму.
По стенкам канальцев (ампул) лежат крупные клетки – исходные семенные клетки, первичные сперматогонии, будущие сперматозоиды.
Половые клетки появляются на ранних этапах развития у эмбрионов в генитальных складках, которые тянутся вдоль полости тела. У молоди лососей (горбуша, кета, нерка, сима, кижуч и атлантический лосось) первичные половые клетки обнаруживаются на стадии формирования первично-почечных протоков. У зародыша атлантического лосося первичные половые клетки были выявлены в возрасте 26 cyт. У мальков рыб уже можно найти половые железы в виде волосовидных тяжей.
Овогонии – будущие икринки – образуются в результате деления зачатковых клеток зародышевого эпителия, это округлые, очень мелкие, не видимые простым глазом клетки. После овогониальных делений овогония превращается в овоцит. В дальнейшем в ходе овогенеза – развития яйцевых клеток – различают три периода: период синаптенного пути, период роста (малого – протоплазматического и большого – трофоплазматического) и период созревания.
Каждый из этих периодов подразделяется на ряд фаз. Период синаптенного пути характеризуется главным образом преобразованием ядра клетки (овоцита). Затем наступает период малого –протоплазматического – роста, когда увеличение размеров овоцита происходит за счет накопления цитоплазмы. Здесь в развитии овоцитов выделяют ювенильную фазу и фазу однослойного фолликула.
В ювенильной фазе овоциты ещё относительно небольшие, чаще всего округлой формы, с тонкой, бесструктурной, так называемой первичной (вырабатываемой самой яйцеклеткой) оболочкой, к которой прилегают отдельные фолликулярные клетки, а снаружи – клетки соединительной ткани. Ядро овоцита имеет хорошо заметную тонкую оболочку; округлое большое, оно почти всегда лежит в центре. По периферии ядра располагаются многочисленные ядрышки, в большинстве прилегающие к оболочке. В фазе однослойного фолликула собственная оболочка становится толще, над ней формируется фолликулярная оболочка с прилегающими отдельными соединительнотканными клетками.
В этой же фазе в овоците часто можно обнаружить вителлогенную зону. Эта зона имеет ячеистую, как бы пенистую структуру и возникает в цитоплазме вокруг ядра, на некотором расстоянии от него (циркумнуклеарная зона). К концу фазы (и периода) овоциты увеличиваются настолько, что их можно различить с помощью лупы или даже невооруженным глазом.
На протяжении формирования яйцевой клетки наряду с преобразованиями ядра в ней образуются и накапливаются питательные вещества, концентрирующиеся в желтке (белки и липиды) и чисто липидных включениях, которые затем, в период развития эмбриона, используются для его пластических и энергетических нужд. Этот процесс начинается в периоде большого роста овоцита, когда на периферии его появляются вакуоли, содержащие углеводы. Таким образом, период большого (трофоплазматического) роста овоцита характеризуется увеличением не только количества протоплазмы, но накоплением в нем питательных, трофических веществ – белка и жира.
В период большого роста происходят вакуолизация цитоплазмы, появление желтка и наполнение им овоцита. Период большого роста также состоит из нескольких фаз. В фазе вакуолизации цитоплазмы овоциты, увеличенные по сравнению с предыдущей фазой, имеют несколько угловатую форму вследствие давления соседних клеток. Оболочки овоцита – собственная, фолликулярная, соединительнотканная – стали четче выраженными. На периферии овоцита образуются единичные мелкие вакуоли, которые, увеличиваясь в числе, создают более или менее густой слой. Это будущие кортикальные альвеолы, или гранулы. Содержимое вакуолей составляют углеводы (полисахариды), которые после оплодотворения яйца способствуют всасыванию под оболочку воды и образованию перивителлинового пространства. У некоторых видов (лосось, карп) раньше вакуолей в цитоплазме появляются жировые включения. В ядре ядрышки отходят от оболочки вглубь. В следующей фазе – первоначального накопления желтка – на периферии овоцита между вакуолями появляются отдельные мелкие шарики желтка, количество которых быстро растет, так что к концу фазы они занимают почти всю плазму овоцита.
В собственной оболочке появляются тонкие канальцы, придающие ей радиальную исчерченность (Zona radiata); по ним в овоцит проникают питательные вещества. Над собственной оболочкой у некоторых рыб образуется ещё одна вторичная – оболочка (производная фолликулярных клеток, окружающих овоцит). Эта оболочка, разнообразная по структуре (студенистая, сотовая или ворсинчатая), после выхода овоцита из фолликула служит для прикрепления икринки к субстрату. Фолликулярная оболочка становится двуслойной. Границы ядра отчетливы, но стали извилистыми, ‛лапчатыми“.
Следующая фаза – наполнение овоцита желтком – характеризуется очень сильным увеличением объёма желтка, частицы которого приобретают вместо шаровидной многогранную, глыбковидную форму. Вакуоли отжимаются к поверхности овоцита.
Из-за преобладания в это время количественных изменений (без существенных морфологических сдвигов) некоторые исследователи считают нецелесообразным выделять эту фазу как самостоятельную. К концу фазы овоцит достигает дефинитивных размеров. Заметны изменения желтка и ядра: ядро начинает смещаться (к анимальному полюсу), его контуры становятся менее ясными; частицы желтка начинают сливаться. Заканчивается формирование вторичной оболочки.
Последняя фаза развития – фаза зрелого овоцита. Частицы желтка у большинства рыб (за исключением вьюна, макропода, некоторых карповых) сливаются в гомогенную массу, овоцит становится прозрачным, цитоплазма сосредоточивается на периферии овоцита, ядро теряет контуры. Преобразования ядра вступают в завершающую стадию.
Одно за другим следуют два деления созревания. В результате образуются ядро зрелого овоцита с гаплоидным числом хромосом и три редукционных тельца, которые не участвуют в дальнейшем развитии, отделяются от яйца и дегенерируют. После второго деления созревания митотическое развитие ядра доходит до метафазы и в этом состоянии остается до оплодотворения.
Дальнейшее развитие (формирование женского пронуклеуса и отделение полярного тельца) происходит уже после оплодотворения.
Сквозь собственную (Z. radiata) и студенистую оболочку проходит канал (микропиле), через который сперматозоид проникает в яйцеклетку при оплодотворении. У костистых рыб одно микропиле, у осетровых – несколько: у севрюги – до 13, белуги – до 33, черноморско-азовского осетра – до 52. Поэтому полиспермия возможна только у осетровых рыб, но не у костистых. При овуляции фолликулярная и соединительнотканная оболочки лопаются и остаются на яйценесущих пластинках, а освобожденный из них овоцит, окруженный собственной и студенистой оболочками, выпадает в полость яичника или полость тела. Здесь овулировавшие яйца находятся в полостной (овариальной) жидкости, сохраняя относительно длительное время способность к оплодотворению (табл. 3). В воде или вне полостной жидкости они эту способность быстро теряют.
У акул и скатов, которым свойственно внутреннее оплодотворение, оплодотворенное яйцо, продвигаясь по половым путям, окружается ещё одной – третичной – оболочкой. Рогоподобное вещество этой оболочки образует твердую капсулу, надежно защищающую зародыш во внешней среде (см. рис. 34).
В процессе развития овоцитов наряду с другими изменениями происходит колоссальное увеличение его размеров: так, по сравнению с овогониями, образованными при последнем овогониальном делении, объём зрелого овоцита возрастает у окуня в 1 049 440, у воблы – в 1 271 400 раз.
Таблица 3 Сохранение яйцами способности к оплодотворению (по Гинзбург, 1968, с сокращениями)
Белуга Huso huso
Щука Esox lucius
3,5 10 24
Судак Lucioperca lucioperca
У одной самки овоциты (а после овуляции – икринки) неодинаковы по величине: самые крупные могут превосходить самые мелкие в 1,5–2 раза. Это зависит от их расположения на яйценосной пластинке: овоциты, лежащие вблизи кровеносных сосудов, лучше снабжаются питательными веществами и достигают больших размеров.
Отличительной особенностью процесса развития сперматозоидов – сперматогенеза – является многократное уменьшение клеток. Каждый исходный сперматогоний делится несколько раз, в результате чего возникает скопление сперматогониев под одной оболочкой, называемое цистой (стадия размножения). Образовавшийся при последнем делении сперматогоний несколько увеличивается, в его ядре происходят мейотические преобразования и сперматогоний превращается в сперматоцит I порядка (стадия роста). Затем наступают два последовательных деления (стадия созревания): сперматоцит I порядка делится на два сперматоцита II порядка, вследствие деления которых образуются две сперматиды. В следующей – завершающей – стадии формирования сперматиды превращаются в сперматозоиды. Таким образом, из каждого сперматоцита образуются четыре сперматиды с половинным (гаплоидным)набором хромосом. Оболочка цисты лопается, и сперматозоиды наполняют семенной каналец. Через семяпроводы созревшие сперматозоиды выходят из семенника, а затем по протоку – наружу.
Характерными особенностями развития семенников является сильная неравномерность (асинхронность) развития органа в целом. Особенно сильно эта неравномерность проявляется у впервые созревающих рыб, но вполне отчетливо выражена и у нерестующих повторно половозрелых особей. В результате практически все самцы нерестуют порционно и в течение длительного периода от них можно получать сперму.
Процесс созревания половых клеток у разных рыб проходит, в общем, по одной схеме. По мере развития половых клеток внутри яичников и семенников меняются и внешний вид, и размеры гонад. Это побудило составить так называемую шкалу зрелости гонад, пользуясь которой можно было бы по внешним признакам гонад определить степень зрелости половых продуктов, что очень важно в научных и промысловых исследованиях. Чаще других используют универсальную 6-балльную шкалу, в основе которой лежат общие признаки для разных видов рыб (табл. 4, 5; рис. 25, 26). Предложены также и другие шкалы, в которых учитывают особенности созревания определённых групп рыб. Так, для яичников карповых и окуневых В. М. Мейеном предложена 6-балльная шкала, а для семенников С. И. Кулаевым – 8-балльная.
Рис.
25. Стадии (I – VI) зрелости гонад самок
костистых рыб
Рис.
26. Стадии зрелости гонад самцов костистых
рыб (по Сакун, Буцкой, 1968)
:
А
– I стадия (1 – сперматогоний, 2 – делящийся
сперматогоний, 3 – кровеносный сосудс
эритроцитами,
4
– оболочка семенника); Б – II стадия (1 -
сперматогоний, 2 – делящийся
сперматогоний,
3
– кровеносный сосуд, 4 – оболочка,
семенника, 5 – циста с мелкими
сперматогониями);
В
– III стадия (1 – сперматогоний, 2 – циста
со сперматоцитами I порядка, 3 – циста
с делящимися сперматоцитами I порядка,
4 – циста с делящимися сперматоцитами
II порядка, 5 – циста со сперматидами, 6
– циста со зрелыми сперматозоидами, 7
– оболочка семенника, 8 – фолликулярный
эпителий);
Г
– IV стадия (1 – сперматогоний, 2 –
сперматозоиды, 3 – оболочка семенника,
4 – фолликулярный эпителий); Д – VI стадия
(1 – сперматогоний, 2 кровеносный сосуд,
3 – оболочка семенника, 4 – остаточные
сперматозоиды, 5 – фолликулярный
эпителий)
Зрелый сперматозоид представляет собой клетку с малым количеством плазмы. В нем различают головку, среднюю часть и хвост. Форма головки различна: в виде шара, яйца, желудя (у большинства костистых рыб), палочки (у осетровых и некоторых костистых), копья (у двоякодышащих), цилиндра (у акуловых, кистепёрых). В головке помещается ядро.
Впереди ядра у акулообразных, осетровых и некоторых других рыб располагается акросома; у костистых акросомы нет . Ядерная часть головки сперматозоида состоит преимущественно из дезоксирибонуклеопротеида (нейтральная соль ДНК с основным белком - протамином) и небольшого количества РНК. Концентрация ДНК в головке (ядре) составляет 38,1% (карп), 48,4% (семга) и отражает количество ДНК в гаплоидном наборе хромосом. Протамины состоят из 6-8 аминокислот, среди которых преобладает аргинин. В средней части сперматозоидов обнаружены митохондрии, играющие основную роль в снабжении клетки энергией. В хвостовой части выявлены белки, лецитин, жиры и холестерин.
Сперматозоиды большинства костистых рыб имеют общую длину 40-60 мкм (головка 2-3мкм).
· Сперма, выделяемая самцом, состоит из сперматозоидов, погруженных в спермиальную жидкость, сходную по составу с физиологическим раствором. В момент выхода из организма сперматозоиды ещё неподвижны, обмен их понижен.
· У одного и того же самца сперматозоиды качественно неодинаковы. Прежде всего, они различаются по величине: в эякуляте при помощи центрифугирования можно выделить три группы сперматозоидов - мелких (легких), крупных (тяжелых), промежуточных (средних).
Они различаются и по биологическим свойствам, в частности по характеру гамет: среди крупных сперматозоидов в большом количестве встречаются X-гаметы, среди мелких - Y-гаметы. Вследствие этого из икры, оплодотворенной крупными сперматозоидами, рождаются преимущественно самки, а мелкими - самцы.
У подавляющего большинства рыб осеменение наружное. У хрящевых рыб, которым свойственны внутреннее осеменение и живорождение, имеются соответствующие изменения в строении полового аппарата. Развитие зародышей у них происходит в заднем отделе яйцеводов, получивших название матки. Из костистых рыб живорождение свойственно гамбузии, морскому окуню, многим аквариумным рыбкам. У них молодь развивается в яичнике.
Таблица 4 Шкала зрелости гонад. Самки ..
Стадия не повторяется (бывает один раз в жизни)
У неполовозрелых рыб эта стадия следует за I; в яичниках половозрелых самок II стадия наступает после того, как исчезают признаки прошедшего нереста, т. е. после VI стадии
|
Яичники округлой формы, жёлтовато-оранжевого цвета, занимают около 1/3– 1/2 длины полости тела. Они наполнены мелкими непрозрачными желтоватыми или беловатыми икринками, хорошо видными невооруженным глазом. При разрезе яичника икринки держатся комками; яйценесущие пластинки ещё видны. По стенкам яичника проходят крупные ветвящиеся кровеносные сосуды |
Овоциты лежат более густо вследствие увеличения их размеров. Они находятся в начале периода большого (трофоплазматического) роста: основная масса овоцитов проходит фазы ва куолизации цитоплазмы и начала желткообразования. Имеются младшие генерации. У уже нерестовавших самок могут встретиться резорбирующиеся невыметанные икринки |
|
|
Яичники сильно увеличены в объёме и занимают больше половины – иногда до 2/3 полости тела. Они светло-оранжевого цвета, туго набиты непрозрачными икринками. Стенки яичника прозрачны. При разрезе их выпадают отдельные икринки. Яйценесущие пластинки неразличимы. Макроскопически легко заметить переход овоцитов старшей генерации в следующую фазу: в яичнике, близком к зрелости, среди желтых мутных овоцитов появляются одиночные более крупные и прозрачные икринки. Количество таких икринок увеличивается. |
Овоциты старшей генерации находятся в конце периода трофоплазматического роста, т. е. в фазе наполнения желтком. Имеются овоциты младших генераций. Иногда встречаются остатки дегенерирующих зрелых икринок (у половозрелых рыб) |
|
|
Яичники достигают максималь ных размеров, они наполнены икринками, вытекающими при слабом поглаживании брюшка (а после гипофизарных инъекций – и без какого-либо надавливания). Овулировавшие икринки прозрачны, шаровидны |
Овоциты старшей генерации достигли дефинитивных размеров. Глыбки желтка сливаются (у большинства видов). Ядро неразличимо. Овоциты выходят из фолликулов. Присутствуют овоциты младших генераций |
|
|
Выбой, яичник после нереста. Стенки яичника спадаются, становятся дряблыми, непрозрачными, складчатыми, красновато-синеватого цвета. Опустошенный яичник сильно уменьшается в объёме |
Опустевшие фолликулы, дегенерирующие оставшиеся невыметанными зрелые икринки, овоциты молодых генерации |
Через некоторое время воспаление проходит, яичник постепенно светлеет, становится светло-розовым и переходит в стадию II.
Таблица 5 Шкала зрелости гонад. Самцы .
Стадия не повторяется
|
Семенники представлены тонкими беловатыми или чуть розоватыми тяжами. Кровеносные сосуды на их поверхности не видны |
Наряду со сперматогониями обнаруживаются сперматоциты I порядка |
|
|
Семенники на всем протяжении уплощены, в концевом отделе сужены, плотные, упругие, беловатого или розоватого цвета от множества мелких кровеносных сосудов. На поперечном разрезе семенник выглядит остроугольным, края его не сплываются; молоки не выделяются |
Микроскопическая картина очень пестрая. В семенниках, например, циприноидного типа наряду с ампулами, заполненными сперматоцитами I и II порядков и сперматидами, встречаются ампулы, содержащие сперматозоиды. Имеются и сперматогонии – на периферии. |
|
|
Семенники большие, молочно- белого цвета, менее упруги. При надавливании на брюшко выделяются небольшие капли молок. При разрезе семенников края сплываются от выделяющейся спермы. |
Резко увеличено количество ампул со сформированными сперматозоидами. Другие ампулы содержат сперматиды, т. е. продолжается асинхронность в развитии клеток, подготавливаемых к нересту. |
|
|
Нерестовое состояние; сперма обильно выделяется при самом слабом поглаживании брюшка или даже без прикосновения Семенники наибольшего размера, они эластичны, молочно-белые или чуть кремового оттенка |
Ампулы семенников в периферической и в центральной частях заполнены сперматозоидами, лежащими на периферии как бы волнами |
|
|
Выбой, состояние после нереста. Семенники, освобожденные от спермы, малы, мягки, розоватые с буроватым оттенком, на разрезе резко угловаты |
Стенки семенных канальцев спавшиеся, утолщенные. Просветы канальцев узкие, в них встречаются отдельные невыметанные сперматозоиды. В пристенных участках лежат сперматогонии |
У многократно нерестующих рыб железа переходит затем во II стадию
Для успешного осуществления рыбоводных и мелиоративных мероприятий необходимы глубокие знания жизненного цикла ценных видов рыб и наиболее важного звена – размножения.
Понятие размножение рыб включает: развитие половых желез, нерест, оплодотворение, эмбриональное и постэмбриональное развитие. Размножение возможно только при наступлении половой зрелости рыб, т.е. созревании их половых продуктов (у самок яйцеклеток, у самцов сперматозоидов).
Половая зрелость у отдельных видов рыб наступает в различном возрасте. Большинство карповых, окуневых лососевых рыб достигают половой зрелости в 6-12 лет. У некоторых видов рыб период развития половых клеток затягивается на более длительное время. Так, осетровые половой зрелости достигают в 6-12 лет (белуга – 10-16 лет). Половозрелость у самцов наступает на 1-2 года раньше, чем у самок.
Большое влияние на процесс созревания половых продуктов рыб оказывают факторы внешней среды (прежде всего температура и условия питания). Низкие температуры, а также недостаточное питание могут приостановить процесс созревания половых желез. Нормальное созревание половых клеток – оогенез у самок и сперматогенез у самцов – происходит только при благоприятных условиях обитания. Каждая половая клетка, прежде чем она окончательно созреет, должна пройти в своем развитии ряд стадий. При этом различают два процесса: 1 – период достижения половой зрелости, начиная от возникновения первичных половых клеток и кончая образованием зрелых половых продуктов ; 2 – периодическое созревание определенной части половых продуктов в течении межнерестового периода (после достижения половой зрелости) . Первый период более длительный, второй у разных видов рыб занимает разное время. Так, сазан, лещ размножаются ежегодно, а осетровые рыбы через 3-5 лет, тихоокеанские лососи после нереста погибают.
Стадию зрелости половых желез можно определить при помощи шкал зрелости. Для карповых и окуневых рыб существуют шкалы С.И. Кулаева и В.А. Мейена, для осетровых – шкалы А.Я. Недошивина, А.В. Лукина и И.Н. Молчановой. О.Ф. Сакун и Н.А. Буцкая разработали две универсальные шкалы для всех промысловых групп рыб. На основании этих двух шкал разработана единая универсальная шкала зрелости половых желез самок и самцов.
Развитие женских половых клеток (оогенез) состоит из следующих стадий:
I стадия – неполовозрелые молодые особи. Половые железы имеют вид толстых прозрачных тяжей, прилегающих к стенкам полости тела. Половые клетки у самок представлены оогониями, или молодыми ооцитами периода протоплазматического роста.
II стадия – созревающие особи, или особи с развивающимися половыми продуктами после нереста. Яичники полупрозрачные. Вдоль них проходит крупный кровеносный сосуд. При рассмотрении через лупу в яичниках хорошо видны ооциты периода протоплазматического роста. Отдельные ооциты уже закончили рост, их можно различить невооруженным глазом. Вокруг ооцитов закладывается слой фолликулярных клеток, образующихся из зародышевого эпителия яичников.
III стадия – половые железы далеки от зрелости, но уже сравнительно хорошо развиты. Яичники занимают от трети до половины объема брюшной полости и содержат мелкие непрозрачные ооциты, видимые невооруженным взглядом, обычно разного оттенка желтого цвета. При разрыве яичника образуются комки по несколько штук. На этой стадии происходит рост ооцитов не только за счет протоплазмы, но и в результате накопления в плазме питательных веществ, представленных гранулами желтка и каплями жира. Этот период называется периодом трофического роста (большого роста).
В зависимости от пигмента, специфичного для разных видов рыб, яичники приобретают различный оттенок. В цитоплазме ооцитов появляются вакуоли, содержащие вещества углеводной природы. Формируется оболочка ооцитов. Сначала образуются микроворсинки на поверхности ооцита. У основания микроворсинок образуется тонкий слой гомогенного бесструктурного материала. При накоплении желточных включений в ооците формируется еще один слой, состоящий из пучков трубчатых структурных элементов. Затем внутренний слой переходит в гомогенный наружный, и оба слоя образуют единую оболочку. В зависимости от биологии вида и от экологии нереста, приспособляемости в процессе филогенеза и других условий оболочка у различных видов рыб имеет различное строение. Так, у осетровых она состоит из нескольких слоев (сложная оболочка), у некоторых видов – один слой.
При рассмотрении оболочки ооцита под микроскопом видна радиальная исчерченность, отсюда название – zona radiata.
Ооцит со сформировавшейся zona radiata окружен фолликулярными клетками, которые образуют фолликулярную оболочку, или фолликул. У некоторых видов рыб над zona radiata образуется еще одна оболочка (студенистая), например, у плотвы. У некоторых видов рыб имеется ворсинчатая оболочка.
IV стадия – половые железы достигли или почти достигли полного развития. Ооциты крупные и легко отделяются друг от друга. Цвет яичников у различных видов рыб неодинаков. Обычно он желтый, оранжевый, у осетровых – серый или черный. Половые клетки представлены ооцитами, завершившими трофоплазматический рост и имеющими сформированные оболочки и микропиле. На 4 стадии, также как и на 2 и 3 стадиях зрелости у полициклических рыб в яичниках присутствуют оогонии и ооциты периода протоплазматического роста, составляющие резерв для будущих нерестов.
В оболочке икринки имеется микропиле для проникновения спермия в яйцо. У осетровых их несколько (это видовое приспособление). Ядро ооцита смещается к микропиле. Ядро и желток располагаются полярно. Ядро на анимальном полюсе, желток на вегетативном полюсе. Идет слияние желтка с жиром.
V стадия – текучие особи. Икра свободно вытекает из полового отверстия. При переходе в V стадию икринки приобретают прозрачность. При разрыве фолликула в дальнейшем икринка попадает в яйцевод или брюшную полость в зависимости от строения яичника. После овуляции идет быстрый процесс созревания – мейоз.
У осетровых ядрышки ядра растворяются, ядро уменьшается в размерах. Оболочка ядра растворяется и начинаются деления. После этого ооциты рыб освобождаются от фолликулярной оболочки.
VI стадия – отнерестившиеся особи. Половые продукты выметаны. Яичники небольшого размера, дряблые. Оставшиеся фолликулы, а также невыметанные икринки подвергаются резорбции. После рассасывания пустых фолликул яичники переходят во II, а у некоторых в III стадию зрелости.
Рассмотренная шкала стадий зрелости половых желез может быть использована при анализе рыб с единовременным нерестом, при котором самки мечут икру только по одному разу в год. Однако, у некоторых видов рыб икрометание порционное (многие карповые, сельдевые и окуневые). Самки таких рыб мечут икру несколько раз в течение года, у них ооциты созревают неодновременно.
Процесс развития мужских половых клеток (сперматогенез ) включает несколько стадий:
I стадия. Половые клетки самцов представлены сперматогониями . Сперматогонии – это первичные половые клетки, которые образуются у самцов рыб из перетониального эпителия.
II стадия. Семенники имеют вид плоских тяжей сероватого или бело-розового цвета. Половые клетки представлены сперматогониями в состоянии размножения. Они несколько раз делятся, увеличиваясь в числе, из каждой исходной образуется пять (такие группы носят название цист).
III стадия. Семенники на этой стадии значительно увеличиваются в объеме, они плотные и упругие. Сперматогонии вступают в период роста и превращаются в сперматоциты I порядка. Затем они начинают делиться и из каждого сперматоцита первого порядка получаются два второго порядка, а затем 4 сперматиды меньшего размера. Образовавшиеся сперматиды вступают в период формирования и постепенно превращаются в зрелые сперматозоиды.
IV стадия. Семенники на этой стадии имеют наибольшую величину и молочно-белый цвет. На этой стадии завершается сперматогенез, и семенные канальцы содержат спермии.
V стадия. Образуется семенная жидкость, приводящая к разжижению массы спермиев, вызывающему их вытекание.
VI стадия. Отнерестившиеся особи. Семенники малы и дряблы. Оставшиеся сперматозоиды подвергаются фагоцитозу.
Развитие мочеполовой системы в эволюции рыб привело к обособлению половых протоков от выделительных.
У круглоротых специальных половых протоков нет. Из разрывающейся половой железы половые продукты выпадают в полость тела, из нее – через половые поры – в мочеполовой синус, а затем через мочеполовое отверстие выводятся наружу.
У хрящевых рыб половая система связана с выделительной. У самок большинства видов яйца выводятся из яичников по мюллеровым каналам, выполняющим роль яйцеводов и открывающимся в клоаку; вольфов канал является мочеточником. У самцов вольфов канал служит семяпроводом и через мочеполовой сосочек также открывается в клоаку.
У костистых рыб вольфовы каналы служат мочеточниками, мюллеровы каналы у большинства видов редуцируются, половые продукты выводятся наружу через самостоятельные половые протоки, открывающиеся в мочеполовое или половое отверстие.
У самок (большинства видов) зрелые яйца выводятся из яичника наружу через короткий проток, образованный оболочкой яичника. У самцов канальцы семенника соединяются с семяпроводом (не связанным с почкой), который открывается наружу мочеполовым или половым отверстием.
Половые железы, гонады – семенники у самцов и яичники или ястыки у самок – лентовидные или мешковидные образования, висящие на складках брюшины – брыжейке – в полости тела, над кишечником, под плавательным пузырем. Строение гонад, сходное в основе, у разных групп рыб имеет некоторые особенности, У круглоротых половая железа непарная, у настоящих рыб гонады большей частью парные. Вариации в форме гонад у различных видов главным образом выражаются в частичном или полном слиянии парных желез в одну непарную (самки трески, окуня, бельдюги, самцы песчанки)или в ясно выраженной асимметрии развития: часто гонады бывают разные по объёму и массе (мойва, серебряный карась и др.), вплоть до полного исчезновения одной из них. С внутренней стороны стенок яичника в щелевидную полость его отходят поперечные яйце несущие пластинки, на которых развиваются половые клетки. Основу пластинок составляют соединительнотканные тяжи с многочисленными ответвлениями. Вдоль тяжей проходят сильно разветвленные кровеносные сосуды. Зрелые половые клетки выпадают с яйценесущих пластинок в полость яичника, которая может быть расположена в центре его (например, окуневые) или сбоку (например, карповые).
Яичник непосредственно сливается с яйцеводом, выводящим яйца наружу. У некоторых форм (лососевые, корюшковые, угревые) яичники не замкнуты и зрелые яйца выпадают в полость тела, а уже из неё через специальные протоки выводятся из организма. Семенники большинства рыб – парные мешковидные образования. Зрелые половые клетки по выводным протокам – семяпроводам – выводятся во внешнюю среду через специальное половое отверстие (у самцов лососей, сельдей, щуки и некоторых других) или через мочеполовое отверстие, расположенное позади ануса (у самцов большинства костистых рыб).
У акул, скатов, химер имеются придаточные половые железы (передняя часть почки, становящаяся лейдиговым органом); выделения железы примешиваются к сперме.
У некоторых рыб конец семяпровода расширен и образует семенной пузырек (не гомологичен органам того же названия у высших позвоночных).
Известно о железистой функции семенного пузырька у некоторых представителей костистых рыб. От внутренних стенок семенника отходят внутрь семенные канальцы, сходящиеся к выводному протоку. По расположению канальцев семенники костистых рыб разделяют на две группы: циприноидные, или ацинозные, – у карповых, сельдевых, лососевых, сомовых, щуковых, осетровых, тресковых и др. ; перкоидные, или радиальные, – у окуневых, колюшковых и др.
В семенниках циприноидного типа семенные канальцы извиваются в различных плоскостях и без определённой системы. Вследствие этого на поперечных гистологических срезах видны их отдельные участки неправильной формы (так называемые ампулы). Выводной проток помещается в верхней части семенника. Края семенника округлы.
В семенниках перкоидного типа семенные канальцы тянутся от стенок семенника радиально. Они прямые, выводной проток расположен в центре семенника. Семенник на поперечном срезе имеет треугольную форму.
По стенкам канальцев (ампул) лежат крупные клетки – исходные семенные клетки, первичные сперматогонии, будущие сперматозоиды.
Половые клетки появляются на ранних этапах развития у эмбрионов в генитальных складках, которые тянутся вдоль полости тела. У молоди лососей (горбуша, кета, нерка, сима, кижуч и атлантический лосось) первичные половые клетки обнаруживаются на стадии формирования первично-почечных протоков. У зародыша атлантического лосося первичные половые клетки были выявлены в возрасте 26 cyт. У мальков рыб уже можно найти половые железы в виде волосовидных тяжей.
Овогонии – будущие икринки – образуются в результате деления зачатковых клеток зародышевого эпителия, это округлые, очень мелкие, не видимые простым глазом клетки. После овогониальных делений овогония превращается в овоцит. В дальнейшем в ходе овогенеза – развития яйцевых клеток – различают три периода: период синаптенного пути, период роста (малого – протоплазматического и большого – трофоплазматического) и период созревания.
Каждый из этих периодов подразделяется на ряд фаз. Период синаптенного пути характеризуется главным образом преобразованием ядра клетки (овоцита). Затем наступает период малого –протоплазматического – роста, когда увеличение размеров овоцита происходит за счет накопления цитоплазмы. Здесь в развитии овоцитов выделяют ювенильную фазу и фазу однослойного фолликула.
В ювенильной фазе овоциты ещё относительно небольшие, чаще всего округлой формы, с тонкой, бесструктурной, так называемой первичной (вырабатываемой самой яйцеклеткой) оболочкой, к которой прилегают отдельные фолликулярные клетки, а снаружи – клетки соединительной ткани. Ядро овоцита имеет хорошо заметную тонкую оболочку; округлое большое, оно почти всегда лежит в центре. По периферии ядра располагаются многочисленные ядрышки, в большинстве прилегающие к оболочке. В фазе однослойного фолликула собственная оболочка становится толще, над ней формируется фолликулярная оболочка с прилегающими отдельными соединительнотканными клетками.
В этой же фазе в овоците часто можно обнаружить вителлогенную зону. Эта зона имеет ячеистую, как бы пенистую структуру и возникает в цитоплазме вокруг ядра, на некотором расстоянии от него (циркумнуклеарная зона). К концу фазы (и периода) овоциты увеличиваются настолько, что их можно различить с помощью лупы или даже невооруженным глазом.
На протяжении формирования яйцевой клетки наряду с преобразованиями ядра в ней образуются и накапливаются питательные вещества, концентрирующиеся в желтке (белки и липиды) и чисто липидных включениях, которые затем, в период развития эмбриона, используются для его пластических и энергетических нужд. Этот процесс начинается в периоде большого роста овоцита, когда на периферии его появляются вакуоли, содержащие углеводы. Таким образом, период большого (трофоплазматического) роста овоцита характеризуется увеличением не только количества протоплазмы, но накоплением в нем питательных, трофических веществ – белка и жира.
В период большого роста происходят вакуолизация цитоплазмы, появление желтка и наполнение им овоцита. Период большого роста также состоит из нескольких фаз. В фазе вакуолизации цитоплазмы овоциты, увеличенные по сравнению с предыдущей фазой, имеют несколько угловатую форму вследствие давления соседних клеток. Оболочки овоцита – собственная, фолликулярная, соединительнотканная – стали четче выраженными. На периферии овоцита образуются единичные мелкие вакуоли, которые, увеличиваясь в числе, создают более или менее густой слой. Это будущие кортикальные альвеолы, или гранулы. Содержимое вакуолей составляют углеводы (полисахариды), которые после оплодотворения яйца способствуют всасыванию под оболочку воды и образованию перивителлинового пространства. У некоторых видов (лосось, карп) раньше вакуолей в цитоплазме появляются жировые включения. В ядре ядрышки отходят от оболочки вглубь. В следующей фазе – первоначального накопления желтка – на периферии овоцита между вакуолями появляются отдельные мелкие шарики желтка, количество которых быстро растет, так что к концу фазы они занимают почти всю плазму овоцита.
В собственной оболочке появляются тонкие канальцы, придающие ей радиальную исчерченность (Zona radiata); по ним в овоцит проникают питательные вещества. Над собственной оболочкой у некоторых рыб образуется ещё одна вторичная – оболочка (производная фолликулярных клеток, окружающих овоцит). Эта оболочка, разнообразная по структуре (студенистая, сотовая или ворсинчатая), после выхода овоцита из фолликула служит для прикрепления икринки к субстрату. Фолликулярная оболочка становится двуслойной. Границы ядра отчетливы, но стали извилистыми, “лапчатыми”.
Следующая фаза – наполнение овоцита желтком – характеризуется очень сильным увеличением объёма желтка, частицы которого приобретают вместо шаровидной многогранную, глыбковидную форму. Вакуоли отжимаются к поверхности овоцита.
Из-за преобладания в это время количественных изменений (без существенных морфологических сдвигов) некоторые исследователи считают нецелесообразным выделять эту фазу как самостоятельную. К концу фазы овоцит достигает дефинитивных размеров. Заметны изменения желтка и ядра: ядро начинает смещаться (к анимальному полюсу), его контуры становятся менее ясными; частицы желтка начинают сливаться. Заканчивается формирование вторичной оболочки.
Последняя фаза развития – фаза зрелого овоцита. Частицы желтка у большинства рыб (за исключением вьюна, макропода, некоторых карповых) сливаются в гомогенную массу, овоцит становится прозрачным, цитоплазма сосредоточивается на периферии овоцита, ядро теряет контуры. Преобразования ядра вступают в завершающую стадию.
Одно за другим следуют два деления созревания. В результате образуются ядро зрелого овоцита с гаплоидным числом хромосом и три редукционных тельца, которые не участвуют в дальнейшем развитии, отделяются от яйца и дегенерируют. После второго деления созревания митотическое развитие ядра доходит до метафазы и в этом состоянии остается до оплодотворения.
Дальнейшее развитие (формирование женского пронуклеуса и отделение полярного тельца) происходит уже после оплодотворения.
Сквозь собственную (Z. radiata) и студенистую оболочку проходит канал (микропиле), через который сперматозоид проникает в яйцеклетку при оплодотворении. У костистых рыб одно микропиле, у осетровых – несколько: у севрюги – до 13, белуги – до 33, черноморско-азовского осетра – до 52. Поэтому полиспермия возможна только у осетровых рыб, но не у костистых. При овуляции фолликулярная и соединительнотканная оболочки лопаются и остаются на яйценесущих пластинках, а освобожденный из них овоцит, окруженный собственной и студенистой оболочками, выпадает в полость яичника или полость тела. Здесь овулировавшие яйца находятся в полостной (овариальной) жидкости, сохраняя относительно длительное время способность к оплодотворению (табл. 3). В воде или вне полостной жидкости они эту способность быстро теряют.
У акул и скатов, которым свойственно внутреннее оплодотворение, оплодотворенное яйцо, продвигаясь по половым путям, окружается ещё одной – третичной – оболочкой. Рогоподобное вещество этой оболочки образует твердую капсулу, надежно защищающую зародыш во внешней среде.
В процессе развития овоцитов наряду с другими изменениями происходит колоссальное увеличение его размеров: так, по сравнению с овогониями, образованными при последнем овогониальном делении, объём зрелого овоцита возрастает у окуня в 1 049 440, у воблы – в 1 271 400 раз.
Таблица 3 Сохранение яйцами способности к оплодотворению
| >8 |
У одной самки овоциты (а после овуляции – икринки) неодинаковы по величине: самые крупные могут превосходить самые мелкие в 1,5–2 раза. Это зависит от их расположения на яйценосной пластинке: овоциты, лежащие вблизи кровеносных сосудов, лучше снабжаются питательными веществами и достигают больших размеров.
Отличительной особенностью процесса развития сперматозоидов – сперматогенеза – является многократное уменьшение клеток. Каждый исходный сперматогоний делится несколько раз, в результате чего возникает скопление сперматогониев под одной оболочкой, называемое цистой (стадия размножения). Образовавшийся при последнем делении сперматогоний несколько увеличивается, в его ядре происходят мейотические преобразования и сперматогоний превращается в сперматоцит I порядка (стадия роста). Затем наступают два последовательных деления (стадия созревания): сперматоцит I порядка делится на два сперматоцита II порядка, вследствие деления которых образуются две сперматиды. В следующей – завершающей – стадии формирования сперматиды превращаются в сперматозоиды. Таким образом, из каждого сперматоцита образуются четыре сперматиды с половинным (гаплоидным)набором хромосом. Оболочка цисты лопается, и сперматозоиды наполняют семенной каналец. Через семяпроводы созревшие сперматозоиды выходят из семенника, а затем по протоку – наружу.
Характерными особенностями развития семенников является сильная неравномерность (асинхронность) развития органа в целом. Особенно сильно эта неравномерность проявляется у впервые созревающих рыб, но вполне отчетливо выражена и у нерестующих повторно половозрелых особей. В результате практически все самцы нерестуют порционно и в течение длительного периода от них можно получать сперму.
Процесс созревания половых клеток у разных рыб проходит, в общем, по одной схеме. По мере развития половых клеток внутри яичников и семенников меняются и внешний вид, и размеры гонад. Это побудило составить так называемую шкалу зрелости гонад, пользуясь которой можно было бы по внешним признакам гонад определить степень зрелости половых продуктов, что очень важно в научных и промысловых исследованиях. Чаще других используют универсальную 6-балльную шкалу, в основе которой лежат общие признаки для разных видов рыб. Предложены также и другие шкалы, в которых учитывают особенности созревания определённых групп рыб. Так, для яичников карповых и окуневых В. М. Мейеном предложена 6-балльная шкала, а для семенников С. И. Кулаевым – 8-балльная.
У подавляющего большинства рыб осеменение наружное. У хрящевых рыб, которым свойственны внутреннее осеменение и живорождение, имеются соответствующие изменения в строении полового аппарата. Развитие зародышей у них происходит в заднем отделе яйцеводов, получивших название матки. Из костистых рыб живорождение свойственно гамбузии, морскому окуню, многим аквариумным рыбкам. У них молодь развивается в яичнике.
Таблица 4 Шкала зрелости гонад. Самки
Стадия не повторяется (бывает один раз в жизни)
У неполовозрелых рыб эта стадия следует за I; в яичниках половозрелых самок II стадия наступает после того, как исчезают признаки прошедшего нереста, т. е. после VI стадии
| III | Яичники округлой формы, жёлтовато-оранжевого цвета, занимают около 1/3– 1/2 длины полости тела. Они наполнены мелкими непрозрачными желтоватыми или беловатыми икринками, хорошо видными невооруженным глазом. При разрезе яичника икринки держатся комками; яйценесущие пластинки ещё видны. По стенкам яичника проходят крупные ветвящиеся кровеносные сосуды | Овоциты лежат более густо вследствие увеличения их размеров. Они находятся в начале периода большого (трофоплазматического) роста: основная масса овоцитов проходит фазы ва куолизации цитоплазмы и начала желткообразования. Имеются младшие генерации. У уже нерестовавших самок могут встретиться резорбирующиеся невыметанные икринки |
| IV | Яичники сильно увеличены в объёме и занимают больше половины – иногда до 2/3 полости тела. Они светло-оранжевого цвета, туго набиты непрозрачными икринками. Стенки яичника прозрачны. При разрезе их выпадают отдельные икринки. Яйценесущие пластинки неразличимы. Макроскопически легко заметить переход овоцитов старшей генерации в следующую фазу: в яичнике, близком к зрелости, среди желтых мутных овоцитов появляются одиночные более крупные и прозрачные икринки. Количество таких икринок увеличивается. | Овоциты старшей генерации находятся в конце периода трофоплазматического роста, т. е. в фазе наполнения желтком. Имеются овоциты младших генераций. Иногда встречаются остатки дегенерирующих зрелых икринок (у половозрелых рыб) |
| V | Яичники достигают максималь ных размеров, они наполнены икринками, вытекающими при слабом поглаживании брюшка (а после гипофизарных инъекций – и без какого-либо надавливания). Овулировавшие икринки прозрачны, шаровидны | Овоциты старшей генерации достигли дефинитивных размеров. Глыбки желтка сливаются (у большинства видов). Ядро неразличимо. Овоциты выходят из фолликулов. Присутствуют овоциты младших генераций |
| VI | Выбой, яичник после нереста. Стенки яичника спадаются, становятся дряблыми, непрозрачными, складчатыми, красновато-синеватого цвета. Опустошенный яичник сильно уменьшается в объёме | Опустевшие фолликулы, дегенерирующие оставшиеся невыметанными зрелые икринки, овоциты молодых генерации |
Через некоторое время воспаление проходит, яичник постепенно светлеет, становится светло-розовым и переходит в стадию II.
Таблица 5 Шкала зрелости гонад. Самцы
Стадия не повторяется
| II | Семенники представлены тонкими беловатыми или чуть розоватыми тяжами. Кровеносные сосуды на их поверхности не видны | Наряду со сперматогониями обнаруживаются сперматоциты I порядка |
| III | Семенники на всем протяжении уплощены, в концевом отделе сужены, плотные, упругие, беловатого или розоватого цвета от множества мелких кровеносных сосудов. На поперечном разрезе семенник выглядит остроугольным, края его не сплываются; молоки не выделяются | Микроскопическая картина очень пестрая. В семенниках, например, циприноидного типа наряду с ампулами, заполненными сперматоцитами I и II порядков и сперматидами, встречаются ампулы, содержащие сперматозоиды. Имеются и сперматогонии – на периферии. |
| IV | Семенники большие, молочно- белого цвета, менее упруги. При надавливании на брюшко выделяются небольшие капли молок. При разрезе семенников края сплываются от выделяющейся спермы. | Резко увеличено количество ампул со сформированными сперматозоидами. Другие ампулы содержат сперматиды, т. е. продолжается асинхронность в развитии клеток, подготавливаемых к нересту. |
| V | Нерестовое состояние; сперма обильно выделяется при самом слабом поглаживании брюшка или даже без прикосновения Семенники наибольшего размера, они эластичны, молочно-белые или чуть кремового оттенка | Ампулы семенников в периферической и в центральной частях заполнены сперматозоидами, лежащими на периферии как бы волнами |
| VI | Выбой, состояние после нереста. Семенники, освобожденные от спермы, малы, мягки, розоватые с буроватым оттенком, на разрезе резко угловаты | Стенки семенных канальцев спавшиеся, утолщенные. Просветы канальцев узкие, в них встречаются отдельные невыметанные сперматозоиды. В пристенных участках лежат сперматогонии |
У многократно нерестующих рыб железа переходит затем во II стадию