Содержание к диссертации
Введение
Глава I Обзор литературы
1.1 .Характеристика ооцита амфибий 11
1.2.Первый клеточный цикл.. 13
1.3. Промежуточные филаменты в зрелом ооците и в первом клеточном цикле
1.4. Микрофиламенты в зрелом ооците и первом клеточном цикле
1.5.Солнечная активность 21
1.6. Действие магнитных полей на биологические объекты 26
Глава II Материалы и методы исследования... 37
2.1 .Характеристика объектов исследования 37
2.2.Серии исследований и объем исследованного материала 39
2.3.Методы исследования 40
2.3.1.Сбор и получение материала 40
2.3.2. Методика оплодотворения яйцеклеток шпорцевой лягушки
2.3.3.Подготовка яйцеклеток к резке на криостате 40
2.3.4.Первичные и вторичные антитела 42
2.3.5 .Использованные растворы 43
2.3.6.Мето дика приготовления препаратов на криостате 44
2.3.7.Микроскопия и фотографирование 45
2.4.Ориентация первой борозды дробления по направлениям стран света
2.5.Методы статистического анализа 46
Глава III Результаты исследования. 47
3.1.Топография микрофиламентов в зрелом ооците и в первом клеточном цикле зародышей шпорцевой лягушки 47
3.2. Топография промежуточных филаментов в зрелом ооците и в процессе его преобразований в первом клеточном цикле у зародышей шпорцевой лягушки
3.3.Ориентация первой борозды дробления зародышей жабы зеленой по странам света
3.4.Ориентация первой борозды дробления зародышей малоазиатской лягушки по странам света
Заключение.
Выводы
Список литературы
- Промежуточные филаменты в зрелом ооците и в первом клеточном цикле
- Действие магнитных полей на биологические объекты
- Методика оплодотворения яйцеклеток шпорцевой лягушки
- Топография промежуточных филаментов в зрелом ооците и в процессе его преобразований в первом клеточном цикле у зародышей шпорцевой лягушки
Введение к работе
Актуальность темы. Жизнь на Земле зарождалась и развивалась под влиянием электромагнитных волн, поэтому геомагнитное поле является естественным экологическим фактором для всех живых организмов, отсутствие, уменьшение или увеличение интенсивности которого за пределы нормы негативно отражается на их жизнедеятельности (Чибисов и др., 1992; Белишев и др., 1993; Владимирский, 1998; Александров и др., 2000).
Многочисленная группа земных явлений непосредственно связана с деятельностью Солнца. Одним из таких глобальных геофизических факторов является Солнце. Одной из самых замечательных особенностей Солнца являются почти периодические, регулярные изменения различных проявлений солнечной активности, т.е. всей совокупности наблюдаемых изменяющихся (быстро или медленно) явлений на Солнце. Особенно велико воздействие солнечной активности на магнитное поле Земли. Это и солнечные пятна -области с сильным магнитным полем и вследствие этого с пониженной температурой, и солнечные вспышки - наиболее мощные и быстро развивающиеся взрывные процессы, затрагивающие всю солнечную атмосферу над активной областью и это гигантские магниты, меняющие свой знак от цикла к циклу. Но количество солнечных пятен прежде всего меняется по ходу 11-летнего цикла. Земные процессы и явления, обусловленные активностью Солнца или флуктуациями магнитного поля, подчинены 11-летнему режиму.
Огромную работу по исследованию связей земных процессов с солнечной активностью провел русский ученый А. Л. Чижевский (1897- 1964). Его основная научная линия - исследование влияния солнечной активности на все живое. Чижевскому удалось установить, что от активности Солнца зависит частота несчастных случаев, преступлений, внезапных смертей и целый ряд абиотических факторов: уровень озер, грунтовых вод, сток рек, толщина донных отложений ила, количество льда в полярных морях, повторяемость засух, ураганов, ливней, среднегодовая температура, функцинально связанных с жизнедеятельностью организмов. В результате этих работ были заложены
основы гелиобиологии, гелиопсихологии, гелиомедицины и другие. Все они изучают причины и влияние между вспышками на Солнце и биосферой Земли.
Функционально-динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования (Бинги, 2002). Одним из важнейших условий среды для организмов считается постоянное присутствие геомагнитного поля. В свою очередь интенсивность характеристик магнитного поля Земли подвержена значительному влиянию солнечной активности. Механизм действия электромагнитного излучения на живые организмы до сих пор окончательно не расшифрован. Существует несколько гипотез, объясняющих биологическое действие естественного электромагнитного поля (Villa et al., 1991; Hong, 1995; Хабарова, 2004). В основном они сводятся к индуцированию токов в тканях и непосредственному воздействию поля на клеточном уровне, в первую очередь с его влиянием на мембранные структуры. Вопрос о биологической значимости геомагнитного поля дискуссионен.
Исследования показали, что колебания функционально-динамических параметров живых организмов не случайны, а упорядочены (Сорока и др., 2004). Сравнительный анализ обнаружил наличие синхронности и синфазности самых разнообразных проявлений жизнедеятельности в биосфере. Поэтому возник вопрос: какой фактор (или группа факторов) отвечает за синхронность реакций в масштабах всей планеты? Одним из таких факторов предполагается магнитное поле Земли (ГМП). Наиболее сильный источник электромагнитного излучения - Солнце, поэтому на протяжении последних лет предпринимались неоднократные попытки установить связь между активностью Солнца и процессами, происходящими на Земле в том числе и вариациями ГМП (Гумилев, 1989; Любимов, 1999).
Очень интересным представляется тот факт, что биоэффективными
оказываются именно слабые поля, когда кругом столько искусственно
созданных сильных полей. Даже сильный скачок поля при магнитной буре (-10"
Тл) - величина крайне малая по сравнению с постоянным магнитным полем
Земли (-5-10 Тл) (Комаров и др., 1989; Владимирский и др., 1994). Если
7 перейти от низших организмов к высшим, то и здесь на микро - и макроуровнях прослеживается влияние геомагнитных возмущений. Мониторинг геомагнитной обстановки позволяет сопоставить ее и выявить существенное влияние магнитных бурь на процессы, протекающие в клетке и в организме в целом.
Человеческий организм способен приспосабливаться к изменениям электромагнитного фона окружающей среды (Гичев и др., 1999; Казначеев и др., 2003). За время своего существования на планете человек как вид неизбежно должен был подстроиться под естественные вариации магнитного и электрического поля Земли.
Влиянию электромагнитного излучения подвергаются все стадии индивидуального развития организма. В нашей работе подвергалось изучению влияние солнечной активности на ориентацию в пространстве зародышей амфибий на первых стадиях онтогенеза.
Вскоре после оплодотворения зародыш амфибии оказывается взвешенным в вязкой жидкости, заполняющей перивителлиновое пространство. Начиная с этого момента, положение зародыша и главное, унификация положения зародышей в кладке в соответствии с некоторым направлением по странам света могут быть достигнуты под действием некоторой внешней силы. Этой внешней силой может быть магнитное поле Земли. Обращаясь к планетарному магнетизму как ориентирующему фактору, можно предположить существование некоторого магнитного сенсора внутри зародыша, способного к взаимодействию с этим полем. Простейшим магнитным сенсором могут быть железосодержащие структуры в организме. В составе зародышей амфибий не найдена специализированная структура такого рода, хотя яйца амфибий и зародышевые клетки содержат микроколичества железосодержащих соединений.
После оплодотворения наступает первый клеточный цикл. События, происходящие на протяжении первого клеточного цикла, связаны в значительной степени с перемещениями цитоплазматических структур, в
8 основе механизма которых могут иметь место электромагнитные взаимодействия.
Цикл первого деления дробления, представлен серией преобразований цитоскелета. Предпологается, что переходные и промежуточные конфигурации цитоскелета, возникающие в процессе нормального развития, приобретая способность к взаимодействию с внешним магнитным полем, становятся магнитными сенсорами (Доронин и др., 2000). Поскольку проводники такого рода погружении в клетку (или во множество поверхностных зародышевых клеток, наследующих фрагменты цитоскелета кортекса яйца), дробящееся яйцо также приобретает движение в соответствии с полярностью действующего магнитного поля. Реакция зиготы и раннего зародыша могут оказаться полезной интегральной мерой функциональных преобразований цитоскелета.
Цели и задачи исследований. В связи с вышеизложенным выше, цель настоящей работы состояла в изучении на пике во второй половине 23 одиннадцатилетнего цикла солнечной активности ориентации в пространстве первой борозды дробления зародышей амфибий и обеспечение этого процесса с помощью внутриклеточного цитоскелета. В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
Проследить топографию внутриклеточных нитей цитоскелета в зрелом ооците и в первом клеточном цикле у зародышей шпорцевой лягушки.
Проследить взаимосвязь изменчивости солнечной активности и ориентации первой борозды дробления зародышей по направлениям стран света на примере разных видов амфибий.
Выяснить возможное действие солнечной активности на преимущественную частоту ориентации первой борозды дробления зародышей амфибий относительно стран света.
Научная новизна работы. Цитоскелет на зародышевых стадиях амфибий изучен совершенно недостаточно. В нашей работе изучена топография трех компонентов цитоскелета в момент перехода от
9 одноклеточной к многоклеточной стадии в онтогенезе шпорцевой лягушки с
применением современных методов. Этот переход завершается с окончанием
формирования первой борозды дробления, в организме которой решающую
роль играет цитоскелет. Кроме того впервые изучена взаимосвязь солнечной
активности и изменчивости ориентации первой борозды дробления зародышей
амфибия по странам света. А исследованиями зависимости частоты
ориентации первой борозды дробления зародышей по направлению стран света
во взаимосвязи с второй частью 23 одиннадцатилетнего цикла солнечной
активности, насколько известно, не занимался до нас никто.
Основные положения, выносимые на защиту. Каждый организм
приспособлен к выживанию в постоянно изменяющихся условиях среды,
причем особо чувствительным является момент перехода стадии одной клетки
организма в многоклеточный организм, и как следствие формирование
билатеральной симметрии и ориентации первой борозды дробления зародышей
в пространстве по отношению к ГМП направлениям стран света. В нашей
работе изучалась частота ориентации первой борозды дробления зародышей по
странам светав норме и ретроспективно сравнивалась с солнечной активностью
в период максимума и последовавшего впада активности 23
одиннадцатилетнего цикла. Этот перид составил с 1999 по 2006 года. В работе
были рассмотрены следующие вопросы:
Изучение топографии расположения двух нитей цитоскелета, микрофиламентов и промежуточных филаментов в цитоплазме и кортексе, в зрелом ооците и на стадии первой борозды дробления зародышей шпорцевой лягушки.
Частота ориентации первой борозды дробления зародышей жабы зеленой и малоазиатской лягушки по направлениям стран света ГМП во второй половине 23 одиннадцатилетнего цикла солнечной активности.
Научно-практическая значимость заключается в том, что установлена взаимосвязь ориентации первой борозды дробления в зависимости от
10 топографии структур цитоскелета и на этой основе, влияние солнечной
активности на ориентацию борозд дробления. Обнаружена преимущественная
ориентация первой борозды дробления у зародышей жабы зеленой по
направлению С-Ю и у малоазиатской лягушки по направлению СВ-ЮЗ за весь
исследуемый период. Пространственная организация зародышевого развития в
окружающей среде, и её зависимость от величены солнечной активности
изучена в недостаточной степени. Представленные в нашей работе материалы
частично восполняют недостаток сведений в этой области. Они могут быть
использованы в учебном процессе при чтении курса по экологической
эмбриологии.
Промежуточные филаменты в зрелом ооците и в первом клеточном цикле
Начальным моментом онтогенетического развития является оплодотворение или активация яйца (Калабеков и др., 2000), У бесхвостых амфибий на стадии метафазы второго деления созревания в яйцеклетку проникает сперматозоид. Вслед за этим мейоз завершается. У амфибий при оплодотворении место пенентрации сперматозоида определяется организацией кортикального слоя яйца (Гексли Де Вэр, 1936; Иванов, 1937): сперматозоид проникает в яйцо в области определенного меридиана анимальной половины, где поверхность имеет длинные микроворсинки и тонковолокнистый гликокалис. В нескольких работах указывается на ограниченную поверхность яйцеклетки, способную воспринимать мужскую гамету (Stewart- Savage et aL, 1991; Elinson, 1975). Имеются косвенные свидетельства того, что поверхность женской гаметы животных не во всех частях одиноково доступна для вхождения сперматозоида. Например у морского ежа только 2 % поверхности яйцеклетки способна воспринимать сперматозоид (Timorian et al., 1972).
Слияние плазменных мембран яйцеклетки и сперматозоида вызывает большие изменения в мембранной проводимости и электрическом потенциале, а так же устанавливаемой Са+ активности яйца (Nuccitelli and Ferguson, 1994; Strieker, 1999; Swann and Parrington, 1999; Jaffe et. al., 2001).
Кортекс яйца шпорцевой лягушки образует конус оплодотворения и участвует в поглощении сперматозоида (Рябова, 1990). Компоненты поверхности сперматозоида остаются локализованными в месте вхождения в яйцо в течение значительного периода эмбриогенеза (Преснов, Исаева, 1985). Таким образом, кортекс яйцеклетки дополняется небольшим по площади, но важным для последующего развития участком кортекса сперматозоида.
В момент вхождения сперматозоида в яйцеклетку с места вхождения запускается цепь событий для реорганизации кортикального слоя и сопутствующих ему морфологических процессов эмбриогенеза (Калабеков, Доева, 1993; Божкова, 1993; Гагиева, 2000; Калабеков и др., 2000). Одним из важнейших событий этого периода является начало функционирования механизма запрета полиспермии. У амфибий в первые минуты после оплодотворения проникновению сверхчисленных сперматозоидов препятствует деполяризация оболочки яйца (Альберте и др., 1987). Мембранный потенциал через несколько минут возвращается в исходное состояние и затем вступает в действие другой механизм блока полиспермии: кортикальная реакция, которая запускается повышением в цитозоле концентрации ионов кальция на 1- 2 минуты. В яйцах ксенопуса происходит массивный выпуск внутриклеточного Са+, концентрация которого резко повышается в яйцеклетке и разходится волнами от коркового участка входа сперматозоида (Strieker,. 1999). Затем происходит экзоцитоз кортикальных гранул в перивителлиновое пространство, в результате чего последнее расширяется и образуется «оболочка оплодотворения», которая препятствует полиспермии (Hamaguchi, Mabuchi, 1986; Mabuchi, 1989). В перивителлииовом пространстве накапливается вода, благодаря чему плавающее в первителлиновой жидкости яйцеклетка получает возможность принять положение в пространстве, соответствующее положению его центра тяжести, смещенного к вегетативному полюсу, т. е. анимальным полюсом вверх (Калабеков, Доева, 1993).
После проникновения в яйцо, спермий в течение нескольких минут разворачивается на 180, вследствие чего шейка с центриолью оказываются обращенными по направлению будущего движения отцовского пронуклеуса. Сразу за означенным переворотом вокруг центриоли образуются микротрубочки звезды и оба пронуклеуса начинают передвигатся к месту своей встречи. Причем длина и направление пройденного пути характеризуются внутривидовой изменчивостью. Траектория движения семенного ядра может быть разделена на две составляющие - дорожку проникновения (она перпендикулярна поверхности яйцеклетки) и дорожку копуляции, ведущую к месту встречи с материнским пронуклеусом. Обе дорожки часто пересекаются под большим углом. Ядро яйцеклетки начинает перемещаться только после того, как ядро сперматозоида переходит на дорожку копуляции. После слияния пронуклеусов, они перемещаются по дорожке дробления, которая, возможно, определяет, и находится в плоскости первого деления дробления. В конце дорожки дробления, слившиеся пронуклеусы, формируют метафазную пластинку, после чего наступают анафаза и телофаза, и развивается первая борозда дробления (Шарова, 1989). Важным моментом в оплодотворении считается первый клеточный цикл. Временными границами первого клеточного цикла принято считать, начиная с момента проникновения сперматозоида в яйцеклетку и до возникновения первой борозды дробления. Первый клеточный цикл длится около трех клеточных циклов синхронных делений дробления. Он подразделяется на три подпериода. В течение первых двух происходят взаимозависимые химические, биохимические и морфологические изменения в икринке, подготавливающие первое деление дробления, а в третьем - процессы подготовки к обычному митозу (Шарова, 1989).
Кортикальная реакция начинается с места проникновения сперматозоида и распостраняется по поверхности яйца (Larabell et al, 1996). Оплодотворение запускает каскад процессов, завершающихся перераспределением компонентов ооплазмы. Сеть микротрубочек вызывает корково - цитоплазматическое вращение, которым яйцеклетка ксенопуса и других земноводных, преобразовываются его поляризованную цилиндрическую симметрию в двустороннюю симметрию в течение первого клеточного цикла (Gerhart el al, 1989). После оплодотворения яйца ксенопуса, происходит смещение кортекса примерно в 30 в течение первого клеточного цикла напротив пункта вхождения сперматозоида. Это смещение вовлекает систему паралельных микротрубочек в вегетативном полушарии, функция которых в обеспечении ротации кортекса. В течении ротации кортекса ряд органоидов перемещаются в 60- 90 от вегетативного полюса в предполагаемую спинную сторону (Moon and Kimclman, 1998). Этот сдвиг вместе с ротацией кортекса определяет будущую дорсовентральную ось. При этом сила тяжести может влиять на дорсовентральную полярность путем ориентации сети параллельного микротубулина (Zischkina and Elinson, 1990).
В процессе ротации участвует слой субкортикальной цитоплазмы толщиной около 5 мкм, смещающийся примерно на 30 градусов по отношению к кортексу и более глубоким слоям цитоплазмы. Не исключенно, что кортекс и субкортекс вращаются одновременно, но в противоположных направлениях. Ротация в зиготах амфибий происходит в направлении к месту проникновения сперматозоида (Elinson,Rowning, 1988; Satoh, Shinagava, 1990; Stewart- Savage et al., 1991).
Действие магнитных полей на биологические объекты
Влияние изменений космической погоды на все оболочки Земли, включая атмосферу и биосферу, доказывается в работах многих исследователей (Чижевский, 1976; Агулова Л.П , 1985; Владимирский и др., 1995; Dmitrieva et а!., 2000 и др.). Человек, как и любой другой живой организм, в процессе длительной эволюции вынужден был приспосабливаться ко всему многообразию внешних факторов. Мы живем в океане внешних электромагнитных полей и отсутствие субъективно ощущаемой органами чувств реакции на изменения электромагнитной, обстановки вовсе не говорит об отсутствии отклика вообще.
Любые биологические организмы (в том числе и человеческие) являются открытыми нелинейными системами. За время эволюционирования от простейшей клетки до сложной системы биологические организмы были вынуждены выработать адаптационные механизмы для приспособления ко всем без исключения внешним природным факторам. Причем приспособления не по типу противостояния, а по типу самосогласованного включения в систему природных связей. Следовательно, современные организмы адаптировались к природным магнитным полям в процессе эволюции.
Геомагнитное поле (ГМП) сформировалось задолго до возникновения жизни на планете и наравне с другими глобальными физическими факторами оставалось непременным элементом окружающей среды на протяжении всей эволюции животного и растительного мира. Поэтому можно сказать, живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному уровню ГМП, однако, резкое значительное повышение (в историческом аспекте) уровня электромагнитных полей (ЭМП) вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что повлечет необратимые последствия на системном уровне.
Известно, что некоторые живые организмы обладают большей чувствительностью к ЭМП по сравнению с человеком (Н.А. Темурьянц, Б.М. Владимирский и др., 1992). О высокой чувствительности многих животных к ЭМП свидетельствует наличие геомагнитного тропизма, т.е. использование геомагнитного поля Земли в качестве ориентира. Такая способность обнаружена у многих живых организмов: простейших (планарии, волвоксы, парамеции, улитки и др.), насекомых (майские жуки, мухи, термиты, пчелы, бабочки) ракообразных, амфибий и рептилий (тритоны, пещерные саламандры, крокодилы, черепахи), рыб (угри, лещи и др.), птиц (Becker , 1965; Шидлаускайте, 1973; Поддубный, 1971; Васильев и др., 1973; Brawn , 1965; Phillips и др., 1978; Кишкинев, 2006). Повышенной чувствительностью к ГМП обладают мигрирующие на дальние расстояния животные - птицы, рыбы, насекомые и т.д. (Тоун и др., 1989; Пресман, 1997; Прести, 1989; Александров и др., 1984). Кроме того, многие животные используют ГМП для осуществления дистантных взаимосвязей, обеспечивающих согласованное выполнение двигательных маневров в стаях рыб и птиц, в стадах млекопитающих; в скоплениях насекомых и одноклеточных организмов (Пресман, 1997). Проявления геомагнитного тропизма экспериментально обнаружено и у растений - семена, высаженные параллельно силовым линиям геомагнитного поля прорастают быстрее, чем при перпендикулярном или беспорядочном расположении, такая ориентация семян усиливает не только их рост, но и интенсивность различных физиологических процессов, что приводит к повышению урожайности.
Сильные отклонения ЭМП от естественного уровня ГМП в большую или меньшую стороны, выходят за границы оптимума жизнедеятельности живых организмов и являются стрессориым фактором. Как свидетельствуют проведенные экспериментальные работы, при полном экранировании ГМП изменяется скорость размножения некоторых микроорганизмов, наблюдаются нарушения процессов жизнедеятельности, такие как нетипичный рост клеток и тканей, изменений морфологии и функций органов животных (Холодов, 1975; Подковкин, 1994). В условиях повышенного уровня ГМП отмечалось нарушение ориентации и увеличение двигательной активности различных насекомых (Щербинский, 1960; Чернышев, 1966-1971; Becker, 1966; Киршвинк, 1989). Все приведенные данные свидетельствуют о том, что ГМП воспринимается организмами и что, оно является существенным компонентом их среды. Мысль, что биообъекты чувствуют изменения магнитного поля, высказывалась давно в связи с удивительной способностью птиц ориентироваться в пространстве (Соколов и др, 1984). Впоследствии выяснилось, что действительно есть необычайно чувствительные к магнитному полю живые существа - бактерии, пчелы, голуби, дельфины, саламандры и др. Они обладают такой способностью благодаря тому, что у различных организмов от бактерии до позвоночных в различных тканях обнаружен магнетит (Ре-зОД который, как предполагают, является, первичным элементом в рецепции магнитных полей (Киршвинк и др., 1989). Кристаллы магнетита чувствительны к напряжениям магнитного поля большим, чем создает магнитное поле Земли. Это помогает живым организмам отлично ориентироваться в пространстве в условиях невозмущенного магнитного поля (магнетит служит им компасом), но сильно сбивает с толку во время магнитных бурь. А птицы, вдобавок, при пролете над магнитными аномалиями Земли явно испытывают затруднения в выборе курса (Прести, 1989). Известно также, что некоторые виды китообразных выбрасываются на берег преимущественно в местах локальных минимумов магнитного поля (Бауэр и др., 1989). У бактерий был описан специальный орган магниторецепции- магнитосома (Blakenmore, 1975). Он представляет собой органеллу, образованную ограниченной мембраной цепочкой частиц магнетита, ориентированную вдоль клетки. Магнетит был так же найден в брюшке медоносных пчел (Gould el al, 1978), в надрешеточной кости тунца, дельфина и в голове у голубья (Walcott et al, 1979). Кроме того магнетит обнаружен в крови животных и человека, что позволяет живому организму чувствовать изменения магнитного поля Земли (Чижевский, 1980). Располагается магнетит также в наиболее древних участках мозга (граница спинного и головного мозга) и в надпочечниках человека (Холодов и др., 1987; Ваши, 1992). Количество магнетита в мозгу человека составляет 4 нг/ г ткани, а в оболочках мозга- 70 нг/ г и он сосредоточен в кластерах по 50- 100 шт.
Методика оплодотворения яйцеклеток шпорцевой лягушки
Объектами исследования служили зародыши африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis Daudin), жабы зеленой (Bufo viridis Laurenti) и малоазиатской лягушки (Rana macrocnemis Boulenger).
Икрометание каждого вида земноводных занимает определенный период времени. Размножение земноводных приурочено ко времени с положительной среднемесячной температурой и для каждого вида индивидуально. Амфибии откладывают неоплодотворенную икру. Ее оплодотворение должно произойти в воде и произойти немедленно, так как оболочки выметанных икринок быстро грубеют, что становится непреодолимым препятствием для ее оплодотворения. Вот почему к месту выметывания икры самец и самка всегда отправляются вместе, причем самец едет верхом на самке или плывет, обхватив ее под мышками или за талию, и в таком же положении находится во время икрометания. Он на ощупь улавливает момент, когда его избранница освобождается от очередной порции икринок, и тотчас поливает их семенной жидкостью. Благодаря тому, что самец находится позади и чуть ниже самки, семенная жидкость попадает точно на икринки.
На эмбриональное и личиночное развитие амфибий существенное влияние оказывают колебания температуры и влажности. Например, у малоазиатской лягушки во время похолодания процесс размножения приостанавливается; верхний слой икринок в кладке промерзает и погибает. При дефиците водного пространства повышается концентрация головастиков,что негативно влияет на развитие и выживаемость личинок всех видов земноводных.
Морфология кладок и интенсивность откладывания икры связана с определенной адаптацией каждого вида. Родиной шпорцевой лягушки является Центральная и Южная Африка (Hilken et al, 1997). Она живет постояно в водной среде и населяет озера, пруды и болота и малочуствительна к реакции среды, живет в пресной и солоноватой, чистой и загрязненной водах. В природе шпорцевая лягушка размножается в сентябре - декабре. В лаборатории они могут жить до 15 лет. Их содержат в аквариумах с отстойной, непроточной водой. Объем аквариума выбирают из расчета 3 л воды на одну взрослую особь. Температура воды может колебаться от 20 до 25С. Аквариум накрывают стеклом, чтобы лягушки не могли выбраться, но между крышкой и поверхностью воды оставляют щель, так как дышат шпорцевые лягушки кислородом, поэтому постоянно всплывают за ним на поверхность воды. Достоинствами этого объекта является возможность при помощи инъекции гонадотропных гормонов получать яйца в заданное время в течение круглого года и достаточное количество яиц в кладке. Начало откладывания икры происходит ранним утром и длится около суток. Яйца имеют в поперечнике около 3 мм и окружены прозрачной, чрезвычайно липкой студенистой оболочкой, наружный слой которой в течение немногих часов откладки икры твердеет. Одна самка откладывает 200 икринок, иногда их число достигает 2000 или далее 6000 штук. Жаба зеленая обитает в Евразии и Северной Африка (Денисова, 1985). Она населяет широкий спектр биотопов: леса, лесостепи, степи. Полупустыни и пустыни. Зеленая жаба устойчива к сухим условиям. Она способна испарять влагу, что позволяет избегать перегревания и может при этом потерять до 50 % своего веса. Лучше всего жаба зеленая чувствует себя при + 33 С. Размножение происходит сразу же после зимовки в апреле- мае в водоемах, а Спаривание и икрометание происходит на мелководье. У жабы зеленой икринки в кладке расположены в 1-2 ряда и покрыты кроме собственной оболочки, общей оболочкой, имеющей вид шнура длиной до 10 метров и содержащей до 12800 икринок. Строение кладки в виде шнура увеличивает удельную поверхность нитчатых образований, что вероятнее способствует более интенсивному газообмену. Вне периода размножения жаба ведет ЗУ наземный образ жизни. При неблагоприятных условиях залегает в нору и переживает таким образом неблагоприятные условия среды. Малоазиатская лягушка населяет Малую Азию и Кавказ. Она обитает в широколиственных, смешанных и хвойных лесах, на болотах, в горных и предгорных лесах и степях, на субальпийских и альпийских лугах. В сухих районах живет у постоянных водоемов; озер, рек, ручьев и т.д., обычно окруженных густой травянистой и кустарниковой растительностью. В водоемы лягушки собираются чаще всего в период икрометания и на зимовку. Размножение у малоазиатской лягушки происходит в апреле - мае. Икра каждой самкой откладывается на мелководьях единовременно одним общим комком. Каждая икринка малоазиатской лягушки погружены в округлую упругую желеобразную массу. В соответствии с задачами работы, были проведены следующие серии исследований в течение 1999- 2006 годах. Всего исследовано 10296 зародышей трех видов безхвостых амфибий. 1. Топография микрофиламентов в зрелом ооците и на стадии первого клеточного цикла эмбрионального развития . Всего было исследовано 150 зародышей шпорцевой лягушки. 2. Топография промежуточных филаментов в зрелом ооците и на стадии первого клеточного цикла эмбрионального развития. Всего было исследовано 150 зародышей шпорцевой лягушки. 3. Солнечная активность и ориентация первой борозды дробления по направлениям стран света в нативных кладках жабы зеленой. Исследована ориентация у 6273 зародышей жабы зеленой с 1999 по 2004 год. 4. Солнечная активность и ориентация первой борозды дробления по направлениям стран света в нативных кладках малоазиатской лягушки. Исследована ориентация у 3723 зародышей малоазиатской лягушки в 1999, 200,2001,2005 и 2006 годах.
Топография промежуточных филаментов в зрелом ооците и в процессе его преобразований в первом клеточном цикле у зародышей шпорцевой лягушки
Частота зародышей с ориентацией первой борозды дробления по направлению В-3 в период максимума солнечной активности с 1999 по 2002 находится в прямой зависимости от солнечной активности, т. е. возрастание кривой частоты ориентации первой борозды с 1999 по 2000 год с 34 % до 43,5% и убывание одновременно со значениями чисел Вольфа с пика солнечной активности с 2000 году по 2002 год до 20,7 %. В дальнейшем кривая частоты ориентации первой борозды дробления остается почти на одном уровне в 2003 и 2004 годах, соответственно 29,1 % и 27,6 %.
Что же касается частоты ориентации первой борозды по направлениям СЗ- ЮВ и СВ- ЮЗ, то начиная с 2000 по 2003 год количество зародышей с ориентацией первой борозды в этих направлениях постепенно увеличилось с 14,7 % и 13,8 % до 22,7 % и 22,6 %, а затем к концу двадцать третьего солнечного цикла происходит уменьшение частоты ориентации до 17,5 % и 18,3 % соответственно. Если взять период с 2002 по 2004 года, то кривые частот ориентации первой борозды дробления по направлениям СЗ-ЮВ и СВ-ЮЗ изменяются в соответствии с солнечной активностью. Кроме того обнаружена преимущественная ориентация первой борозды дробления за весь исследуемый нами период в направлении С-Ю.
Полученные нами распределения, частот ориентации первой борозды дробления жабы зеленой обрабатывались с помощью эмпирического и теоретического критериев Пирсона на протяжении сезонов размножения этого вида с 1999 по 2004 годы.
Статистическая обработка результатов исследования с помощью критерия однородности Пирсона показала, что распределения частот значений ориентации первой борозды дробления зародышей жабы в 2000, 2001, 2003 и 2004 годах достоверно отличаются от теоретических равновероятных (% =23,31, р = 0; х2 = 17,77 , р - 0,4444 ; %2 = 24,57 , р = 0; %2 = 9,697 , р = 0, 0213). В 1999 и 2003 годах частота значений ориентации первой борозды дробления по странам света у эмбрионов жабы не отличались от соответствующих равновероятных.
Полученные нами значения ориентации первой борозды дробления зародышей жабы зеленой в разные годы (1999 - 2004 года) были сравнены между собой с помощью критерия согласия Пирсона (хи-квадрат). В результате проведенного статистического анализа было установлено, что достоверно отличаются между собой распределения частот ориентации первой борозды у зародышей из кладок 2000 и 2002 годов (х2= 3,291 ,р = 0,3488). И из кладок полученных в 2002 и 2003 годах (х2= 10,12, р = 0,0175).
Остановимся подробнее на ориентации первой борозды дробления зародышей жабы зеленой на протяжении сезонов размножения в разные годы в зависимости от солнечной активности (Рис, 23). Наши исследования проводились во время сезона размножения данного вида земноводных - это апрель, май и июнь. В апреле 1999, апреле и мае 2000, 2001 и 2004, мае и июне 2002 и 2003 нами были исследованы кладки икры жабы зеленой. Что касается влияния солнечной активности на частоту ориентации первой борозды дробления, то как известно 2000 год является пиком 23 одиннадцатилетнего солнечного цикла, когда количество групп солнечных пятен на солнце начинает уменьшаться и этот спад предположительно продолжится до конца 2006 года, пока не начнется следующий 24 цикл солнечной активности. Как видно из рисунка, частота ориентации первой борозды дробления у зародышей жабы зеленой с С-Ю изменяется практически одновременно с кривой солнечной активности до июня 2003 года. Начиная с апреля 1999 года кривая ориентации первой борозды по направлению С-Ю возрастает с 30,8 % до 32,5 % в апреле 2000 года и соответственно увеличивается величина солнечной активности в числах Вольфа с 93,3 до 125,5, и уменьшается в мае 2001 года до 25,1 %. С мая 2001 года до мая 2002 произошел подъем кривой солнечной активности (по числам Вольфа с 96,6 до 120,8 соответственно), 71 и кривая частоты ориентации первой борозды в этом направлении увеличилась с 25,1 % до 39,1 %. Это увеличение частоты ориентации первой борозды для направления С- Ю продолжилось до июня 2002 (44,9 %), после чего кривая частоты ориентации с севера на юг уменьшилась, причем это убывание совпадает с кривой солнечной активности и в мае 2003 года кривая чисел Вольфа (54,6) и кривая частоты ориентации первой борозды с севера на юг (19,8 %) начали одновременно возрастать, и это возрастание продолжилось до мая 2004 (39,5 %), а кривая солнечной активности убывала до апреля 2004 года (39,3) и увеличиваясь немного в следующем месяце- мае 2004 (41,5). Очень интересным выглядит кривая ориентации первой борозды дробления жабы зеленой с востока на запад. Она почти не изменяется согласно кривой солнечной активности, как кривая частоты ориентации первой борозды в направлении севера на юг, а в некоторые сезоны откладывания икры она носит противоположный характер. С апреля 1999 года по апрель 2000 частота ориентации в направлении В-3 остается практически на одном уровне. Начиная с апреля до мая 2000 года, обе кривые синхронно убывают, а затем кривая солнечной активности продолжает свое убывание до мая 2001 года (в числах Вольфа 96,6, соответственно), а кривая частоты ориентации первой борозды дробления с востока на запад увеличивается с мая 2000 года (14 %) до мая 2001 (34 %). Затем кривая частоты ориентации с востока на запад убывает до июня 2002 (22,7 %) и возрастает до мая 2003 (36,4 %). Кривая солнечной активности возрастает с мая 2001 (96,6) до мая 2002 года (120,8), а затем происходит убывание до мая 2003 года (54,6), причем пик кривой частоты ориентации первой борозды с В-3 в мае 2003 года и переход кривой солнечной активности из стадии убывания в стадию поднятия совпадают. Совпадает так же и следующий переломный момент в направлении обоих кривых. Это убывание кривой солнечной активности в июне 2003года (77,4) до апреля 2004 (39,3) и возрастание кривой ориентации первой борозды с востока на запад с 24,6 % до 25.3 %. Затем значения обеих кривых одновременно возрастают.
