Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Серебряный карась (Carassius auratus gibelio (Bloch, 1782)) является самым массовым видом-вселенцем во многих водоемах Армении, в которых он стал доминирующим, и его доля в уловах достаточно велика. Появление серебряного карася в водоемах Армении связано с эксплуатацией карповых рыбоводных хозяйств Араратской равнины, куда этот вид попал вместе с разводимыми в прудах ценными видами рыб (карп, толстолобик, белый амур). Затем, по широкой сети каналов и притоков р. Аракс, карась расселился почти по всем водоемам Армении, а в начале 80-гг. случайно был завезен и в оз. Севан [1-3]. Карась, являясь неприхотливым и пластичным к внешним условиям среды, за сравнительно небольшой срок (с 1983 по 2005 г.) стал одним из доминирующих видов рыб оз. Севан, занимая второе место после сига (Coregonus lavaretus (Linnaeus, 1758)), а уже к 2009 г. сетные уловы состояли преимущественно из карася с небольшим количеством храмули (Capoeta capoeta Güldenstädt, 1773) [2, 4, 5]. С 2012 г. наблюдалось уменьшение доли карася в общей ихтиомассе в пелагиали оз. Севан [6]. В бассейне оз. Севан, в период повышения уровня воды, по оценке чешуйного индекса были выделены две формы карася - быстрорастущая и тугорослая [6, 7]. Известно, что в водоемах ареала популяции серебряного карася представлены двумя генетически различными формами: диплоидной, размножающейся обычным бисексуальным способом, и триплоидной (бессамцовой), размножающейся гиногенетическим способом. Эти генетические формы значительно различаются по своим эколого-биологическим характеристикам. Триплоидная форма характеризуется более широкой адаптивной пластичностью к различным условиям обитания. В естественных водоемах обе генетические формы карася могут быть представлены в разных соотношениях [8, 9 и др.]. Исследования генетической структуры популяций серебряного карася в Армении ранее проводились Р. Г. Рухкяном [10], которым было показано, что в оз. Севан обитают как однополо-диплоидная, так и диплоидно-бисексуальная формы карася. Однако за последние десятилетия экология оз. Севан сильно изменилась под влиянием таких антропогенных факторов, как искусственное поднятие уровня воды, загрязнение притоков, изменения физико-химических и гидробиологических характеристик озера и т. д. [7]. В связи с этим особый интерес представляет изучение экологической и генетической структуры популяции карася в измененных экологических условиях озера, что позволило бы определить факторы, влияющие на численность популяции вида, и дать оценку их воздействия на экосистему оз. Севан в целом. Целью исследования являлся сравнительный анализ экологической и цитогенетической структуры популяции серебряного карася оз. Севан для выявления особенностей его воспроизводства в новых условиях. Материал и методы исследования Караси (Carassius auratus gibelio Bloch, 1782) были отловлены в весенне-летний период 2015-2016 гг. в акватории оз. Севан, условно разделенной на Малый и Большой Севан. Всего было изучено 80 особей карасей из Малого и 79 особей из Большого Севана. Каждую рыбу предварительно измеряли (определяли длину тела), определяли также массу тела, пол, возраст, стадию зрелости половых продуктов [11]. Были изучены следующие морфометрические признаки (в процентах от длины тела l (до конца чешуйного покрова)): c - длина головы; hc - высота головы у затылка; po - заглазничный отдел головы; о - горизонтальный диаметр глаза; r - длина рыла; io - ширина лба; H - наибольшая высота тела; h - наименьшая высота тела; aD и pD - антедорсальное и постдорсальное расстояния; fd - длина хвостового стебля; lD и hD - длина основания и высота спинного плавника; lA и hA - длина основания и высота анального плавника; lP и lV - длина грудного и брюшного плавников; PV и VA - пектовентральное и вентроанальное расстояния; в процентах от длины головы c: r - длина рыла; о - горизонтальный диаметр глаза; hc - высота головы через затылок; po - заглазничный отдел головы; io - ширина лба. Вариационно-статистическую обработку проводили по общепринятым методикам с использованием компьютерной программы STATISTICA 8. Достоверность различий результатов оценивали по таблице стандартных значений t-критерия Стьюдента для уровня значимости p = 0,05. При изучении плодовитости карася использовали самок с гонадами на IV и V стадиях зрелости (СЗГ, по 6-балльной системе) [12]. Индивидуальную абсолютную плодовитость (ИАП) определяли весовым методом. Цитологические препараты крови были приготовлены у 159 особей карася. Цито-морфологические промеры ядер зрелых эритроцитов осуществлялись по методике, представленной в [13]. Рассчитывали следующие параметры эритроцитов: площадь, большая и малая оси, объем ядра. Объем ядра рассчитывали по формуле для эллипсоида - (4/3)πab2, принимая ядра наилучших зрелых эритроцитов за эллипсоид, где a - большая полуось, b - остальные 2 равные малые полуоси [14]. Расчеты морфологии эритроцитов проводили при поддержке программ Image J v.1.41., Origin 6.1. и STATISTICA 7.0. Размерные данные ядер эритроцитов в таблицах представлены в пикселях. По каждой особи анализировали около 200 эритроцитов. Подсчет количества ядрышек в ядрах эритроцитов проводили на препаратах крови карасей, окрашенных азотнокислым серебром, согласно методу Howell and Black [15]. Анализировали максимальное количество ядрышек в ядрах эритроцитов, по каждой особи - около 300 эритроцитов. Анализ препаратов и макросъемку эритроцитов проводили с использованием микроскопа «NU-2E» (K. Zeiss, Germany) при увеличении 1125 (× 90 объектив, × 12,5 окуляр). Результаты исследования и их обсуждение Цитоморфологическая характеристика эритроцитов карася. У 80 карасей из акватории Малого Севана и 79 особей из акватории Большого Севана, отловленных в 2015-2016 гг., были проанализированы размеры ядер эритроцитов. По результатам измерений площади и объема ядер в обеих акваториях Севана были отмечены особи карасей с крупными и мелкими ядрами (табл. 1, рис. 1, 2). Особи с крупными ядрами были разделены на две подгруппы - I (особи с крупными ядрами) и II (особи с самыми крупными ядрами). Размеры эритроцитов находились в соответствии с размерами ядер: у особей с крупными ядрами эритроциты также были бóльшего размера, чем у особей с мелкими ядрами (рис. 2). Таблица 1 Размерные характеристики ядер эритроцитов карасей оз. Севан в 2015-2016 гг. Группа Год Усредненные размерные данные ядер эритроцитов по площади по большой оси по малой оси по объему Особи с крупными ядрами эритроцитов: 2015 834,77 ± 43,1* 604-840 44,05 ± 19,34 30,06-55,06 24,40 ± 19,9 20,04-34,08 13724,73 ± 34,5 6317,76-3466,77 подгруппа I 2016 693,03 ± 8,87 600-789 98,31 ± 2,65 68-125 42,55 ± 0,67 33,24-50,8 93154,63 ± 35,94 65741,54-44435,2 подгруппа II 897,17 ± 21,89 732-1172 117 ± 2,89 98,02-138,04 49,55 ± 0,65 44,94-55,23 159075,6 ± 46,51 119448,1-197374,5 Особи с мелкими ядрами эритроцитов 2015 538,4 ± 17,8 307-601 34,2 ± 43,35 25,09-54,87 19,51 ± 16,3 13,91-25,75 6805,715 ± 45,2 2540,58-9040,04 2016 454,77 ± 12,56 288-666 99,86 ± 16,37 64-141 34,64 ± 2,72 29,61-39,96 63177,90 ± 80,66 33657,1-97768,8 * Над чертой - M ± SE; под чертой - min - max. а Мелкие Крупные: подгр. II Крупные: подгр. I Объем Площадь б Рис. 1. Значения площадей и объемов ядер эритроцитов у карасей оз. Севан: а - 2015 г.; б - 2016 г. а б Рис. 2. Эритроциты самок карасей оз. Севан: а - с мелкими ядрами; б - с крупными ядрами (подгруппа I). Масштаб: 10 мкн в Рис. 2. Продолжение. Эритроциты самок карасей оз. Севан: в - с самыми крупными ядрами (подгруппа II). Масштаб: 10 мкн Цитометрический анализ эритроцитов с ядрами различных размеров показал, что в 2015 г. соотношение средних значений площади ядер у карасей с мелкими и крупными ядрами составляло 1:1,55, в 2016 г. в подгруппе I - 1:1,52, в подгруппе II - 1:1,97. У карасей подгрупп I и II соотношение составляло 1:1,29. В 2016 г. в подгруппе I - 1:1,47, а у карасей подгрупп I и II соотношение составляло 1:1,7. В 2015 г. караси с крупными ядрами эритроцитов встречались чаще в Малом Севане - 8,2 %, в Большом их было 6,7 %. В 2016 г. в Малом Севане караси с мелкими ядрами эритроцитов составили 58 %, с самыми крупными (подгруппа II) - 9,7 %. В Большом Севане таких особей было 36,7 и 22,5 % соответственно. Карасей с самыми крупными ядрами эритроцитов (подгруппа II) было больше среди самок, в целом их количество было очень мало - 17,5 %. Известно, что в европейской части ареала серебряного карася, на Урале, в Сибири и в Средней Азии встречается главным образом триплоидная форма, которая размножается с участием самцов других карповых рыб [16-18]. В восточных популяциях Евразии (Японские острова, Северный Китай, Дальний Восток России) обнаруживаются бисексуальная диплоидная и гиногенетическая полиплоидная формы серебряного карася в разных соотношениях [19], а пресноводные и морские популяции серебряного карася Азовского бассейна представлены диплоидно-триплоидным комплексом бисексуальной и гиногенетической форм с доминированием диплоидной бисексуальной геноформы [9, 20]. Цитометрический анализ эритроцитов серебряных карасей из выборок водоемов Дальнего Востока, Средней Азии и Европейской части России с различной плоидностью показал, что соотношение средних значений площади ядер эритроцитов у диплоидных и триплоидных особей составляет 1:1,35 [8]. При сравнении результатов с данными, полученными при изучении триплоидных карасей Дальнего Востока, Средней Азии и Европейской части России [8], у которых среднее значение соотношения площади ядер эритроцитов диплоидных к триплоидным составляло 1:1,35, прослеживается некоторое сходство в соотношении площадей у изученных нами севанских карасей, и можно предположить, что особи с крупными ядрами могут являться триплоидными. Анализ эритроцитов карасей, окрашенных азотнокислым серебром. Для выявления уровня плоидности рыб, с целью подсчета максимального количества ядрышек в ядрах эритроцитов [20-23], анализировались препараты эритроцитов карасей, окрашенные азотнокислым серебром. У севанских карасей, отловленных в 2016 г., максимальное число клеток с мелкими ядрами составило: с одним ядрышком - 25 %, с двумя ядрышками - 47 %, у карасей из подгруппы II количество клеток с одним, двумя, тремя и более ядрышками -13; 23; 42 и 7% соответственно. Согласно литературным данным [8, 23], у диплоидных карасей в ядрах эритроцитов количество ядрышек может варьировать от 0 до 2, иногда отмечаются 3 ядрышка (встречаются очень редко - до 5%); у триплоидных и тетраплоидных особей количество ядер эритроцитов с тремя и более ядрышками возрастает до 40 и 20% соответственно [8]. Исходя из теории соответствия плоидности количеству ядрышек в ядре [21, 22; 24], согласно которой может быть подтверждена триплоидная природа карасей [8, 20], наши результаты по расчетам числа ядрышек в ядрах у карасей по итогам 2016 г. выявили oпределенное соответствие. У особей карасей с крупными ядрами из подгруппы II количество эритроцитов с тремя ядрышками составило 42 %; ядра с четырьмя ядрышками составляли 7 %. В целом у самок с крупными ядрами эритроцитов в подгруппе II соотношение клеток без ядрышек, с одним, двумя, тремя и более трех ядрышек составляло 15:13:23:42:7 % соответственно. Таким образом, можно предположить, что караси оз. Севан с самыми крупными ядрами (подгруппа II) могут являться триплоидными. Рис. 3. Эритроциты самок карасей после окрашивания азотнокислым серебром: а - с мелкими размерами ядер; б - с самыми крупными размерами ядер (подгруппа II). Стрелками отмечены одно, два и три ядрышка в ядрах эритроцитов При изучении цитогенетической структуры популяции серебряного карася в оз. Севан Р. Г. Рухкяном [10], как отмечалось выше, а также С. Х. Пипоян с Р. Г. Рухкяном [25] было показано совместное обитание однополо-диплоидной и диплоидно-бисексуальной форм карася. Согласно результатам нашего анализа цитоморфологических характеристик эритроцитов карасей, отловленных в Малом и Большом Севане в 2015-2016 гг., в акватории озера встречаются особи как с крупными ядрами эритроцитов, так и с мелкими. Особей с крупными ядрами можно разделить на 2 подгруппы; соотношение средних объемов ядер эритроцитов особей этих подгрупп составляет 1:1,7. У карасей с мелкими ядрами соотношение одного и двух ядрышек составляет 25:47 %, у особей с самыми крупными ядрами (подгруппа II) соотношение двух, трех и более ядрышек - 23:42:7 % соответственно. Соотношения объемов ядер как самих эритроцитов, так и количества ядрышек в ядрах эритроцитов у особей карасей могут свидетельствовать о существовании в оз. Севан триплоидных карасей. В целом в выборке оз. Севан карасей с мелкими ядрами (диплоидные особи) было 38,8 %, карасей с самыми крупными ядрами эритроцитов (подгруппа II, возможно триплоиды) было очень мало - 17,5 %. Кроме того, карасей с крупными ядрами эритроцитов среди самок было больше, чем среди самцов. Исходя из результатов цитогенетических исследований, можно заключить, что популяция карася в оз. Севан гетерогенная, состоящая из особей с мелкими (диплоидные) и крупными ядрами эритроцитов. Возможно, что особи с самыми крупными ядрами эритроцитов (подгруппа II) могут являться триплоидными. Экологическая характеристика серебряного карася оз. Севан. В 2015 г. соотношение самцов и самок в популяции карася оз. Севан в среднем составляло 1:2,4, в 2016 г. - 1:2,1, что указывает на незначительное увеличение доли самцов в 2016 г. В нерестовой популяции серебряного карася оз. Севан доля самцов составляла 38 %, что свидетельствует об ухудшении условий обитания этого вида в озере. В Малом Севане в период нереста самцов было больше, чем самок (1,5 ♂:1 ♀), в Большом Севане - наоборот, наблюдалось преобладание самок (1 ♂:1,6 ♀), что связано с разными условиями нереста в разных частях озера. Как и в 2015 г., в 2016 г. возрастная структура популяции серебряного карася была представлена особями трех возрастных классов (2+, 3+ и 4+ лет). Наибольшую долю в уловах составляли особи в возрасте 3+ лет. Сравнительный анализ пластических признаков серебряного карася оз. Севан с мелкими и крупными ядрами эритроцитов показал, что по всем пластическим признакам караси с крупными ядрами эритроцитов не отличаются от карасей с мелкими ядрами. Сравнительный анализ серебряного карася оз. Севан по меристическим признакам показал, что караси с мелкими и крупными ядрами эритроцитов также не отличались (табл. 2). Таблица 2 Показатели меристических признаков серебряного карася Величина ядер эритроцитов Меристические признаки Количество чешуй в боковой линии Лучи плавников спинного анального Крупные 29-33 III-IV 15-19 II-III 6 Мелкие 28-34 III-IV 14-19 II-III 5-6 Для выявления возможной связи кариотипической структуры и воспроизводительной способности популяции серебряного карася был проведен сравнительный анализ ИАП рыб, который показал, что в оз. Севан по ИАП караси с крупными ядрами эритроцитов от карасей с мелкими ядрами не отличаются. В период исследований показатели ИАП карася колебались: в Большом Севане - от 1500 до 36000, в Малом - от 2800 до 31000 икринок. Значение ИАП закономерно возрастало с увеличением длины и массы тела рыб (табл. 3, 4, рис. 4, 5). Таблица 3 Индивидуальная абсолютная плодовитость серебряного карася оз. Севан по размерным группам (тыс. шт.), 2016 г. Длина тела, см Большой Севан Малый Севан ИАП n ИАП n М ± m lim М ± m lim До 10,9 4,61±1,05 1,50-8,31 6 3,50±0,00 3,50-3,50 1 11,0-12,9 11,86±0,91 5,00-17,93 16 10,77±4,20 2,83-27,08 5 13,0-15,2 19,42±3,31 8,51-36,25 8 22,59±2,49 15,79-30,64 5 До 15,2 12,43±1,36 1,50-36,5 30 15,48±2,99 2,83-30,64 11 Таблица 4 Индивидуальная абсолютная плодовитость серебряного карася оз. Севан по весовым группам (тыс. шт.), 2016 г. Масса тела, г Большой Севан Малый Севан ИАП n ИАП n М ± m lim М ± m lim До 39 5,29±0,99 1,50-9,62 8 5,83±2,33 3,50-8,17 2 40-59 12,74±1,12 6,28-17,93 11 8,60±2,69 2,83-15,79 4 60-79 13,02±1,34 8,51-19,50 8 28,86±1,78 27,08-30,64 2 80-111 28,75±4,18 21,79-36,25 3 22,17±1,42 20,63-25,00 3 До 111 12,43±1,36 1,50-36,5 30 15,48±2,99 2,83-30,64 11 Анализ литературных данных показал, что, с точки зрения одних авторов, ди- и триплоидные формы карася, различающиеся по типу размножения и обитающие симпатрично [26-28], морфологически почти не отличаются [24, 30, 31]. Другие авторы сообщают, что при анализе пластических и меристических признаков диплоидных и триплоидных карасей (на примере карасей из трех озер междуречья Тобол - Тавда (Кучаково, Тангач, Андреевское), дифференцированных по плоидности цитометрическим методом, наблюдаемые различия средних выборочных показателей в некоторых случаях становятся недостоверными при сравнении более узких выборок одноразмерных самок, близких по возрасту [32], т. е. в каждом из вышеуказанных озер морфологические различия диплоидов и триплоидов специфичны и незначительны [32]. Большой Севан Малый Севан Рис. 4. Соотношение индивидуальной абсолютной плодовитости и длины тела серебряного карася оз. Севан в 2016 г. Большой Севан Малый Севан Рис. 5. Соотношение индивидуальной абсолютной плодовитости и массы тела серебряного карася оз. Севан в 2016 г. Анализ данных по всем пластическим и меристическим признакам карасей из оз. Севан также выявил отсутствие статистически достоверных различий у карасей с мелкими и крупными ядрами эритроцитов. Результаты исследований популяций серебряного карася из водоёмов юга Западной Сибири, в которых отмечается преобладание самок, могут свидетельствовать о небольшом распространении диплоидной формы и относительно благоприятных условиях обитания вида в регионе [33]. Результаты изучения карасей из трех озер междуречья Тобол - Тавда также свидетельствуют о том, что при благоприятных условиях лучшую реализацию потенциала роста имеют триплоиды, при неблагоприятных - диплоиды [32]. В случае с серебряными карасями из оз. Севан мы установили, что в нерестовой популяции доля самцов составляет 38 %. Это свидетельствует о преобладании доли самок, что, в свою очередь, может косвенно свидетельствовать о наличии в популяции триплоидных самок. Кроме того, результаты расчетов по соотношению объемов ядер как самих эритроцитов, так и количества ядрышек в ядрах эритроцитов у карасей может также свидетельствовать о существовании триплоидных карасей в оз. Севан. Выводы Таким образом, в результате изучения морфологических характеристик, возрастной, половой структуры и плодовитости серебряных карасей оз. Севан было установлено, что караси с крупными ядрами эритроцитов по всем пластическим, меристическим признакам и ИАП практически не отличаются от карасей с мелкими ядрами. Однако соотношение объемов ядер как самих эритроцитов, так и количества ядрышек в ядрах эритроцитов у изученных карасей может свидетельствовать о существовании триплоидных особей в оз. Севан.
