Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 9
1.1 Морфология обонятельной системы костистых рыб 9
1.2 Влияние экологических факторов на патологические изменения в органе обоняния рыб 25
1.3 Краткая экологическая характеристика объектов исследования 30
Глава 2 Материал и методы исследования 41
2.1 Объекты исследования 41
2.2 Методы исследования 44
2.2.1 Морфологические методы 44
2.2.2 Ихтиотоксикологические методы 47
Глава 3 Морфофункциональная характеристика органа обоняния представителей отряда Лососеобразных в связи с их экологией 50
3.1 Семейство Лососевые Salmonidae 50
3.2 Семейство Хариусовые Thymallidae 71
3.3 Семейство Корюшковые Osraeridae 74
3.4 Морфогистохимическая характеристика обонятельного эпителия исследованных видов отряда Лососеобразных 79
3.5 Сравнительная морфо-экологологическаяхарактеристика органа обоняния исследованных видов отряда Лососеобразных 83
Глава 4 Морфоэкологическая характеристика развития органа обоняния в онтогенезе у представителя отряда Карпообразных (Красноперки крупночешуиной) 87
Глава 5 Морфофункциональные изменения обонятельной системы рыб под влиянием экологических факторов 95
5.1 Действие антропогенных факторов на обонятельный эпителий рыб..95
5.1.1 Экспериментальные исследования действия солей тяжелых металлов и бытовых детергентов 95
5.1.2 Опухолеподобные образования в органе обоняния рыб .113
5.1.3 Воздействие загрязненной среды 119
5.2 Действие биотических факторов на обонятельный эпителий рыб 122
Заключение 129
Выводы 138
Список литературы 141
- Влияние экологических факторов на патологические изменения в органе обоняния рыб
- Морфологические методы
- Морфогистохимическая характеристика обонятельного эпителия исследованных видов отряда Лососеобразных
Введение к работе
Актуальность. Степень развития сенсорных систем у позвоночных животных коррелирует с экологическими особенностями видов, что обеспечивается адаптивной изменчивостью, как в переферических отделах систем, так и центральных отделах головного мозга. Поскольку любая адаптация есть результат изменчивости (генотипической и фенотипической), которая отражается на всем комплексе форма - функция, формирование экологических адаптации наиболее наглядно должно проявляться у близкородственных видов, разошедшихся по своей экологической специализации.
Отряд Лососеобразные представляет большой интерес для исследований в данном аспекте, так как включает промысловые и редкие виды рыб с широким спектром экологических особенностей. Ряд авторов (Нага, 1970, 1976, 1993; Hasler, Sholz, 1983; Me, 1990; Iwata, 1993; Quinn, 1991, 1992) убедительно показали, что обоняние играет решающую роль в питании и в миграциях лососевых рыб, особенно в проявлении хоминга. Однако морфофункциональная основа хемокоммуникативных органов близкородственных лососей столь сложного миграционного, пищевого и полового поведения недостаточно изучена. Количественная интерпретация эколого-морфологических показателей с использованием сравнительно-гистологических методов исследования сенсорных систем у рыб дает наиболее полное объяснение поведенческих и адаптивных особенностей.
Важное значение хеморецепции в обеспечении поведения рыб установлено для многих морских и пресноводных видов (Девицина, Малюкина, 1977; Павлов, 1979; Девицина, 1984, 1985, 1997; Девицина, Радищева, 1989; Попова, 1971; Harpaz, 1992; Дорошенко, 1978, 1981, 1997, 2004). Однако эти сведения касаются главным образом половозрелых рыб, данные же об участии органов химического чувства в пищевом поведении молоди немногочисленны и отрывочны (Дорошенко и др., 1982; Рустамова, 1984, Бирюкова, 1993, 1994, 1995; Бирюкова и др., 1996). Особую актуальность исследования в этой области приобретают в связи с развитием аквакультуры, повышением эффективности инду-
5 стриального рыбоводства. Пищевая активность и успех пищедобывательного поведения молоди рыб регулируются функционированием сенсорных систем, относительное развитие которых может меняться на отдельных этапах онтогенеза. Недооценка роли сенсорной стимуляции в питании молоди приводит к снижению эффективности подращивания при наличии высококалорийных искусственных кормов (Малюкина и др., 1980; Малюкина, 1986).
Одним из массовых видов рыб Приморья является крупночешуйная красноперка представитель отряда Карпообразные. В последнее время успешно разрабатывается технология по искусственному воспроизводству красноперок (Гавренков, 1989, 1996). Особенность биологии дальневосточных красноперок -это способность жить в пресной воде и воде с океанической соленостью (Вдовин, Гавренков, 1995; Гавренков, 1996), поэтому это перспективные объекты для мониторинга водной среды с различной соленостью. Красноперок легко добывать круглый год в реках и в предустьевых местах, а также содержать в лабораторных аквариумах.
Орган обоняния рыб имеет прямую связь с внешней средой, а ее загрязнения отражаются на изменении морфологии эпителия. Установлено, что многие из загрязняющих веществ приводят к быстрой деструкции периферических отделов обонятельной системы, особенно после воздействия тяжелых металлов (Haraetal., 1976; Baartrup, 1991; Saucier, 1991;Касумян и др., 1991).
Особенности поведения рыб, обитающих в загрязняемых водоемах, состояние сенсорных систем, их способность воспринимать и реагировать на различные воздействия недостаточно исследованы, несмотря на очевидную научную и практическую важность получаемых при этом результатов. Такие исследования позволяют более глубоко и детально понять биологические процессы в водных экосистемах, подвергаемых загрязнению, служат основой для составления более точных прогнозных оценок последствий загрязнения водоемов. На основании результатов исследований могут быть сформулированы или разработаны новые подходы, критерии и методы диагностики негативного влияния ток-
сикантов и проведения мониторинга природных водоемов (Касумян, 2001; Афанасьев и др., 2001).
В последние время уделяется много внимания изучению действия детергентов бытовых стоков и тяжелых металлов, как одних из распространенных поллютантов, на морфологию обонятельного эпителия и чувствительность рыб (Brown, 1982; Пащенко, Касумян, 1984; Пяткина, Дмитриева, 1990; Рябова и др., 1991; Касумян и др., 1991; Julliard at el., 1995, Olvera Ribeiro at el., 1995). Однако многочисленные исследования действия токсикантов на орган обоняния рыб касаются в основном ихтиофауны западной части России (Рябова и др., 1991; Касумян и др., 1991) или аквариумных рыб за рубежом (Michel, Lubomu-dov, 1995; Zippel at el., 1996), и лишь единичные работы посвящены рыбам Дальнего Востока (Бирюкова и др., 1998).
Целью работы является исследование морфофункциональных параметров обонятельной системы представителей отрядов Лососеобразных, Карпообразных, Камбалообразных, Кефалеобразных северо-западной части Японского моря при воздействии экологических факторов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Исследовать морфофункциональные особенности органа обоняния промысловых и редких видов рыб отряда Лососеобразных в связи с их экологией.
Провести сравнительное морфогистологическое изучение строения органа обоняния представителя отряда Карпообразных - красноперки крупно-чешуйной в онтогенезе.
Провести экспериментальные исследования воздействия солей тяжелых металлов (сульфатов меди, кадмия, цинка) и бытовых детергентов (Ariel, Кристалл-2) на обонятельный эпителий красноперки крупночешуйной.
Изучить морфофункциональные изменения органов обоняния рыб северо-западной части Японского моря отрядов Лососеобразных, Кефалеобразных под влиянием антропогенного загрязнения водной среды.
7 5. Исследовать морфологические особенности обонятельного эпителия,
подверженного паразитарному воздействию, у представителей отрядов Лосо-
сеобразных, Камбалообразных.
Научная новизна. В настоящей работе впервые проведен сравнительный морфофункциональный анализ состояния органов обоняния в норме и патологии у 9 видов 4-х отрядов костистых рыб северо-западной части Японского моря. Выявленные видоспецифические особенности структуры обонятельной системы у рыб, имеющих разную экологию, помогают понять роль экологических факторов в формировании видовых адаптивных свойств организма.
Выработаны новые морфометричекие критерии в оценке степени развития обонятельной системы Лососеобразных. Проведен учет площади сенсорных полей эпителия расположенных на вторичной складчатости органа обоняния рыб.
У активных хищников - тайменя и кунджи обнаружены альвеолярные и трубчатые железы в обонятельной выстилке, определен их химизм.
Впервые описаны опухолеподобные образования в органе обоняния лобана, пойманного в водоеме, подверженном антропогенному загрязнению.
В сенсорном эпителии звездчатой камбалы и мальмы впервые обнаружены гипертрофированные клетки, пораженными амёбоидами микроспоридий, а также выявлены цисты со спорами микроспоридий.
Выявлены особенности морфофункционального состояния органов обоняния рыб в природных загрязненных водоемах и при экспериментальном воздействии солей тяжелых металлов и бытовых детергентов.
Практическая значимость. Морфофункциональное описание нормы строения дистальных отделов обонятельной системы промысловых и редких видов рыб северо-западной части Японского моря могут быть использованы в дальнейшем при оценке состояния водной среды и адаптации организма рыб.
Морфологическое состояние обонятельного анализатора красноперки крупночешуйнои должно учитываться как критерий оценки качества молоди в аквакультуре.
В результате экспериментальных исследований воздействия солей тяжелых металлов (сульфатов меди, кадмия, цинка) и бытовых детергентов (Ariel, Кристалл-2) на орган обоняния красноперки крупночешуйнои Tribolodon ha-konensis были определены основные деструктивные изменения, которые позволили оценить степень опасности токсикантов для рыб.
Полученные данные по экологии, токсикологии, ихтиопатологии используются в учебном процессе для студентов экологических специальностей.
Научные положения, выносимые на защиту:
Уровень морфофункциональной организации обонятельной системы рыб варьирует у близкородственных видов в зависимости от особенностей их экологии, что отмечается также на разных стадиях онтогенеза.
Изменение химического состава водной среды, воздействие паразитов, антропогенного загрязнения на организм рыб отражается на морфологии обонятельного эпителия в виде различных деструктивных поражений, характер и глубина которых определяется степенью воздействия соответствующих факторов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: «Биомониторинг и рациональное использование гидробионтов» (Владивосток, 1997), «Рыбохо-зяйственные исследования мирового океана» (Владивосток, 1999), Международной научно-практической конференции «Человек-экология-культура на пороге XXI века» (Владивосток, 1999), «Биомониторинг и рациональное использование морских и пресноводных гидробионтов» (Владивосток, 1999), «Рыбо-хозяйственная наука на пути в XXI век» (Владивосток, 2001), Международной междисциплинарной конференции ЮНЕСКО «Человек в прибрежной зоне: опыт веков» (Петропавловск Камчатский, 2001). По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Влияние экологических факторов на патологические изменения в органе обоняния рыб
Патологические изменения в органе обоняния происходят под дейст вием биотических и антропогенных факторов. В последнее время исследова телями проведено множество работ о изменениях в хеморецепции рыб под действием различных токсикантов (Гдовский, Ружинская, 1988; Герасимов и др. 1989; Зигель, Зигель, 1993; Лукьяненко, 1981, 1983, 1987; Лукьянов и др., 1980; Пащенко, Касумян, 1984; Рябова и др., 1991; Eaton, 1973; Нага, 1976; Chapman, 1978; Eisler, 1973; Julliard et al., 1995, 1996; Hansen, Zippel, 1995; Olvera Ribeiro et al., 1995; Moore, Waring, 1995, 1996). Также имеются данные . о паразитарных воздействиях на орган обоняния в основном микроспоридий (Дорошенко, Пинчук, 1974, 1978). Недавно начались исследования по опухо 25 левым образованиям в органе обоняния рыб, обнаруженных в местах радиационного загрязнения (Бянкин, 2001).
Рецепторные элементы всех хемосенсорных систем чрезвычайно доступны для химических воздействий веществ, растворенных в воде, в том числе и для токсикантов. Последние оказывают повреждающее действие на органы хеморецепции и вызывают нарушения структурных элементов сенсорных систем, в основном, периферических отделов, изменяют функциональные параметры систем, подавляют проявление хемокоммуникационных отношений (Brown, et al., 1982; Сухачев, 1983; Касумян, 2001).
Источниками токсикантов водной среды являются промышленные предприятия, сельскохозяйственные комплексы, населенные пункты, различные суда. Основную группу загрязнителей представляют нефтепродукты, соли тяжелых металлов, детергенты, пестициды, органические вещества бытовых стоков (Алабастер, Ллойд, 1984). При сбросе с судов нефтепродуктов и детергентов они быстро растворяются в поверхностных слоях воды, но полное очи щения морской воды от загрязняющих веществ длится более суток (Румянцев и др., 1977). Зачастую для очищения воды необходимо месяц и более, а нерастворимые токсиканты накапливаются в осадках и естественно влияют на придонную фауну водоемов (Метелев, Канаев, Дзасохов, 1971; Бартч, 1979; Лесников, 1979; Лукьяненко, 1981, 1983, 1987; Лашманов, 1990).
Содержание ряда видов рыб в растворах тяжелых металлов (сульфата меди, солей ртути, кадмия, серебра, свинца) приводит к сильнейшим гистопа-тологическим изменениям в обонятельной выстилке. Кроме того, ряд авторов указывает на усиление слизеотделения в обонятельной выстилке в ответ на повреждение эпителия (Нага, 1976; Касумян и др., 1991). Подобная картина деструктивных изменений выявлена у рыб, подвергшихся действию водорастворимой фракции сырой нефти, а также ее отдельных компонентов из числа ароматических углеводородов (Brown et al., 1982). Отмечено изъязвление в обонятельной выстилке под действием ДДТ (Lingaraja et al., 1979) и деструкции под действием Diazinon (Moore et al., 1996). Также наблюдается деструкция и на вкусовых почках, расположенных на усиках, губах, на небе карповых рыб (Bardach et al., 1965). Действие нефтепродуктов (соляра) на организм рыб приводит к ферментативным нарушениям (Чесалина и др., 2000), а так же к многочисленным патологиям в жабрах, печени, почках (Сясина и др., 2000). Омечено накопление в огранизме рыб, включая нервную стему (головной мозг), устойчивых хлорорганических пестицидов (ДДТ и изомеров ГХЦГ), что ведет к патологическим нарушениям (Сясина, 2003).
У рыб при действии тяжелых металлов и растворов фенола снижается интенсивность ответа на адекватные химические стимулы, например им , пульсные реакции в обонятельном нерве, а также в обонятельном тракте и обо нятельной луковице. Показано, что соли тяжелых металлов и фенол вызывают у рыб полную потерю чувствительности к половым феромонам после непродолжительной экспозиции в сублетальных концентрациях токсикантов. (Касумян и др., 1991; Касумян, 2001). Действие солей тяжелых металлов, детергентов наряду с перерезкой обонятельных нервов и трактов, приводит к сенсорной депривации и используется для исследования роли отдельных хе-мосенсорных систем рыб в обеспечении поведенческих реакций на опреде ленные раздражители (Сенсорная физиология..., 1990).
Действие детергентов на обонятельный эпителий изучалось рядом авторов (Бронштейн, Минор, 1973; Пащенко, Касумян, 1984). После воздействия 0.02 % тритона Х-100 жгутики клеток частично разрушались, а при воздействии 0.1%, через несколько десятков секунд, от жгутиков оставались короткие основания в виде пеньков. Действие 0.5% Тритона Х-100 уже через 20 с вызывало полное разрушение жгутиков и исчезновение обонятельного потенциала (Бронштейн, Минор, 1973). Полученные данные о сильном повреж-дающем воздействии тритона Х-100 на обонятельные рецепторные клетки позволяют объяснить тот факт, что в поведенческих экспериментах в ответ на подачу детергентов в аквариум у ряда видов рыб наблюдается реакция избегания на низкие концентрации детергента, тогда как высокие концентрации поведенчески инертны.
Изменения, происходящие в обонятельной выстилке после обработки детергентом тритон- Х-100, некоторые авторы (Пащенко, Касумян, 1984) представляют в виде последовательно сменяющихся фаз:
I фаза - разрушение цилиарного аппарата мерцательных и рецепторных жгутиковых клеток и микровиллей рецепторных микровиллярных клеток;
II фаза - элиминация булав рецепторных клеток, изменения поверхностной структуры опорных клеток;
III фаза - регенерация клеточных элементов обонятельной выстилки.
Обработка обонятельного эпителия рыб детергентами, тяжелыми металлами приводит к обратимой аносмии у рыб (Касумян, Пащенко, 1982, 1984), что ранее отмечено у других животных (Бронштейн, Минор, 1973). Ре-цепторные нейроны в эпителии быстро регенерируют, первые клетки появляются через 12 часов после обработки, а полное восстановление обонятельного эпителия происходит через 6 суток у карповых - толстолобик, (Пащенко, Касумян, 1984) и через 7 суток у молоди лососей - кета, сима (Бирюкова, 1995, 1996; Бирюкова и др., 1998). Регенерационные процессы могут продолжаться от 5-6 суток до 2-3 месяцев в зависимости от вида рыбы и тяжести поражения токсикантами (Бронштейн, 1977; Пащенко, Касумян, 1984; Пащенко, 1988; Гдовский, 1988; Saucier, 1991; Касумян и др., 1991; Бирюкова, 1995).
Полное восприятие запахов у рыб наступает по истечении первых суток, когда число рецепторных клеток в органе не превышает 10-20% от нормы (Пащенко, Касумян, 1984). Это же подтверждается экспериментами по хирургическому удалению до 90% обонятельного эпителия, при этом сохраняется обонятельная чувствительность (Schmiewski, Zippel, 1995).
Восстановительные процессы в обонятельной выстилке описаны Вин-никовым и Титовой (Винников, Титова, 1957). Отмечено, что при повреждении рецепторного слоя в обонятельных капсулах у рыб удается обнаружить не только дегенеративные, но и регенеративные процессы. На месте дефекта образуется перекрытие за счет пролиферирующих эпителиальных и опорных клеток обонятельной выстилки. Обонятельные клетки дегенерируют. Новых обонятельных клеток не образуется. Центральные отростки дегенерирующих обонятельных клеток распадаются. Вместо них имеются местные уплотнения ткани за счет пролиферации глиальных и соединительнотканных клеток. Поскольку основные хемочувствительные зоны расположены в обонятельной клетке в плазматической мембране жгутиков, то естественно считать, что разрушение тем или иным способом этих органелл должно лишить обонятельные рецепторы их специфической функции, в частности способности отвечать на воздействие пахучих веществ генераторным потенциалом (Lacroix, 1992). Попытки экспериментальной проверки этого положения предпринимались в некоторых электрофизиологических исследованиях. Так, Вайн-берг с соавторами (Winberg et al., 1992) показал, что растворимые ионы меди воздействуют на механизм трансдукции рецепторных обонятельных клеток, причем различные профили ЭОГ, полученные в ответ на изменение концентрации ионов меди (Си2+), свидетельствуют о том, что растворимые ионы меди воздействуют на разные стадии механизма трансдукции.
Морфологические методы
Для световой микроскопии фиксацию материала производили в 10 % нейтральном формалине, при определении липидов в формалин-кобальткальциевой смеси по Мак-Манусу (Меркулов, 1969). У крупных осо бей обонятельные розетки, мозг и глаза фиксировали отдельно, у рыб не большого размера головы фиксировались целиком. Для приготовления гистологических срезов отпрепарированные обонятельные розетки промывали в воде, обезвоживали в ряду повышающихся концентраций этанола, пропитывали ксилолом и заливали в парафин (Меркулов, 1969). Делали парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм, которые окрашивали по общепринятой методике (Пирс, 1968).
Для общей морфологии препараты окрашивали гематоксилином, эози ном. Идентификация протогликанов осуществлялась с помощью толуидино-вого синего, дающего метахроматическое окрашивание, и альцианового голубого образующего в ходе реакции химические связи с кислотными группами протогликанов (Меркулов, 1969). При проявлении гликопротеидов использовали реактив ШИК, реакция его основана на окислении полисахаридов йодной кислотой с образованием альдегидных групп. Суммарное обнаружение
ф основных и кислых белков проводилось реактивом прочным зеленым при рН=
2.2 и рН=8.5 (Меркулов, 1969). Окраску липидов проводили Суданом черным «Б» (Пирс, 1968; Лили, 1969).
Готовые препараты изучали и фотографировали в световом микроскопе "Olympus" model ВНТ с использованием Olympus Photomicrographic System Model PM-10AD. Фотографии обрабатывали на компьютере с помощью программы Adobe Photo Shop 6-7.
Для морфометрического исследование органа обоняния рыб выбраны следующие параметры:
1) обонятельная розетка (длина, ширина, мкм),
2) первичные обонятельные складки (число, длина, ширина складки, мкм),
3) вторичные складки (число, длина и ширина складки, мкм),
4) сенсорный эпителий (ширина, мкм),
5) индифферентный эпителий (ширина, мкм),
6) соединительно-тканная прослойка (ширина, мкм),
7) соединительно-тканная строма (ширина, мкм),
8) рецепторные (обонятельные) клетки (профильное поле, мкм ; плотность на 50 мкм поверхности обонятельного эпителия),
9) секреторные клетки I и П типа (профильное поле, мкм ; плотность на
50 мкм поверхности обонятельного эпителия), ;
10) опорные клетки (профильное поле, мкм , плотность на 50 мкм поверхности обонятельного эпителия),
11) базальные клетки (профильное поле, мкм , плотность на 50 мкм поверхности обонятельного эпителия),
12) альвеолярные железы обонятельного эпителия (внутренний и внешний диаметр, мкм).
С помощью окуляр-микрометра микроскопа рассчитывалась длина и ширина обонятельной розетки, складок, ширина обонятельного и индифферентного эпителия. Профильное поле различных клеток вычисляли как произведение высоты ядросодержащей части на диаметр клетки.
Степень развития обонятельной и зрительной рецепции у исследованных рыб определяли вычислением экологического коэффициента, предложенного Тейхманом (Teichmarm, 1954), как процентное отношение площади обонятельного эпителия площади зрительной сетчатки
Эк = --100 % , (1) где So- площадь обонятельного эпителия, $з- площадь сетчатки глаза.
Для измерения площади обонятельного эпителия (So) вычислялась отдельно площадь каждой складки обонятельной розетки. Сложив площади всех складок, получали истинную площадь обонятельной выстилки. Площадь сетчатки (S3) вычислялась как площадь полусферы по формуле
&-271-R2, (2)
где л; = 3.14, R- средние значение радиуса глазного яблока, между дорсовен-тральным, рострокаудальным и латеральным.
Впервые в этой работе применен расчет площади вторичной складчатости обонятельного эпителия у лососевых. Площадь сенсорного эпителия на вторичной складчатости рассчитывали по формуле:
S02= N L 2h, (3)
где N - число вторичных складок в розетке, рассчитывается как произведение среднего числа первичных складок на среднее число вторичных складок на одной первичной, L - средняя длина вторичной складки, h - средняя высота (длина) сенсорного эпителия над поверхностью первичной складки.
При учете данной площади формула расчета Эк и приобретает вид
Ж2= S +. "" -100 % , (4)
Л 3
Для морфометрического исследования разных частей ЦНС фиксированный мозг рыб и его отделов подвергали взвешиванию.
Для сравнения функциональных особенностей ЦНС выбраны следующие характеристики головного мозга:
Для сравнения функциональных особенностей ЦНС выбраны следующие характеристики головного мозга:
1) масса всего мозга (мг),
2) индекс энцефализации (отношение массы мозга к массе тела),
3) масса переднего мозга и обонятельных луковиц (мг),
4) масса зрительных покрышек (тектума) (мг),
5) масса мозжечка (мг),
6) соотношение массы обонятельных луковиц ко всему мозгу (%),
7) соотношение массы переднего мозга ко всему мозгу (%),
8) соотношение массы туктума ко всему мозгу (%), 9) соотношение массы мозжечка ко всему мозгу (%),
10) соотношение массы переднего мозга к тектуму (%),
4 11) соотношение массы обонятельных луковиц к тектуму (%),
12) коэффициенты аллометрии массы обонятельных луковиц, переднего мозга, мозжечка по массе мозга.
Коэффициенты аллометрии рассчитывали по формуле
Y=E-Xa , і (5)
її где X -масса мозга, Y - масса обонятельных луковиц, переднего мозга
или мозжечка, Е - индекс энцефализации, a - коэффициент аллометрии.
Величины полученных коэффициентов, первичных центров этих сенсорных систем не зависят от размера тела рыб и соответствуют экологической значимости обоняния и зрения в биологии видов, а также уровню гисто-физиологической дифференцированности этих центров (Девицина, Аттар Саи-ед, 1987).
Статистические данные, полученные в результате исследований, вы числяли на компьютере с помощью программы Microsoft Excel. Достовер ность полученных результатов проверяли с помощью t-критерия Стьюдента (Лакин, 1990).
Морфогистохимическая характеристика обонятельного эпителия исследованных видов отряда Лососеобразных
Гистохимические реакции с использованием различных реактивов (кра сителей) выявили типичную картину локализации сложных биохимических комплексов в клетках обонятельного эпителия у исследованных объектов. Окраска толуидиновым синим при рН=4.6 выявила в обонятельном эпителии темно-синие ядра рецепторных клеток с хорошо выраженной ядерной оболочкой и голубоватую цитоплазму. Ядра опорных клеток фиолетовые, хроматин не окрашен. Цитоплазма базальных клеток толуидиновым синим окрашивается негативно. Секреторные клетки I типа метахрома-тичны. Секреторные клетки II типа не окрашиваются (рисунки 4, 8, 9, 11). Реакция с реактивом ШИК в обонятельном эпителии у всех исследо ванных объектов хорошо выявляет гранулы в апикальных отделах цито плазмы опорных клеток. В цитоплазме рецепторных клеток под ядром видно скопление позитивного гомогенного вещества, переходящего в центральный отросток. При окрашивании в этой реакции выявляются секреторные клетки I типа, они малинового цвета, а секреторные клетки II типа негативны. В ци топлазме опорных клеток выявляются скопления малиновых гранул (рису нок 10 а). л Окраска альциановым голубым обнаруживает опорные клетки, они сине-зеленого цвета с хорошо выраженными темно-синими ядрами. Секреторные клетки I типа имеют окрашенный гомогенный секрет (рисунок 10 б). Реакция на суммарный белок прочным зеленым в обонятельном эпителии окрашивает все клеточные мембраны, гранулы секрета в цитоплазме опорных клеток, а также базальную мембрану. Структуры, содержащие белки, окрашиваются в зеленый цвет. Окраска Суданом черным «Б» по Мак-Манусу выявляет рецепторные клетки на всем протяжении эпителия. В апикальной части опорных клеток видны мелкие гранулы позитивного вещества. Цитоплазма базальных клеток и базальная мембрана, также как секреторные клетки I типа, негативны. Секреторные клетки II типа содержат окрашенный гомогенный секрет. Результаты гистохимической окраски клеток обонятельного эпителия приведены в таблице 12.
На основании анализа данных гистохимического исследования обонятельной выстилки исследованных лососевых можно заключить следующее. Рецепторные клетки содержат в цитоплазме нейтральные мукополисахариды (гликопротеины) и кислые мукополисахариды (протогликаны). Протогликаны локализованы в цитоплазме рецепторных клеток, в основном в периферических отростках, булавах и жгутиках. Цитоплазма рецепторных клеток, кроме того, богата протеинами и белками. Цитоплазма опорных клеток содержит в основном полисахариды, представленные как нейтральными, так и кислыми высокополимерными мукополисахаридами. Локализованы они исключительно в апикальных отделах клеток в виде гранул различной величины.
Цитоплазма базальных клеток содержит нейтральные ШИК-позитивные мукополисахариды, которые наиболее сконцентрированы в базальной мембране. Наличие суммарного белка и небольшого количества протогликанов позволяет отнести основные вещества, образующие базальную мембрану, к гли-копротеинам.
Состав секреторных клеток I и II типов гистохимически различен. Секреторные клетки I типа содержат мукопротеины и протогликаны. Секреторные клетки II типа содержат вещества, близкие к гиколипидам и липопротеидам. Полученые данные подтверждают ранее проведенные исследования (Дорошенко, Тищенко, 1975; Дорошенко, 1978; Дорошенко, Тищенко, 1984).
Для сравнения эколого-морфологических особенностей обонятельной системы рыб в главе 1 была описана краткая биологическая характеристика каждого вида. Сравнивая пищевые особенности и других экологических специфик, можно отметить, что среди исследованных видов более активными хищниками являются таймень, кунджа и мальма. Эти виды питаются рыбой, для добывания которой необходимо хорошее ориентирование в толще воды и наличие развитых сенсорных систем: зрительной, обонятельной, боковой линии. Для всех трех видов характерна миграция на небольшие расстояния. А возращение тайменя на постоянные нерестовые стации (Золотухин и др., 2000) свидетельствует о развитии хоминга, свойственного тихоокеанским лососям (Кляшторин, 1986). Для хариуса в большей мере характерен поиск стационарных объектов питания, дифта и в меньшей мере активная охота, а миграции совершаются им в пределах только реки. Корюшки - планктофаги и ориентация их в толще воды и потребление мелких объектов питания требует развитой зрительной рецепции, они в меньшей мере зависят от хеморецепторных систем. Столь априорные рассуждения подтверждаются проведенными исследованиями.
Для сравнения развития обонятельной рецепции исследованных видов лососеобразных с другими видами, возьмем уже изученных представителей рода тихоокеанских лососей: горбушу, кету и чавычу (Дорошенко, 1978, 1982, 1984, 2004; Бирюкова, 1995, 1998). Тихоокеанские лососи активные хищники, питающиеся рыбой, кальмарами, хищным зоопланктоном. Они совершают длительные миграции в море от мест нагула до места нереста в реки. Анадромная миграция в реке может достигать расстояния сотен километров (Никольский, 1971; Новиков и др., 2002). Для этих видов характерно проявление хоминга -возвращение для нереста в реки и даже те ручьи, в которых они родились еще мальками. Наибольшее проявление хоминга отмечено у чавычи, горбуша менее привязана к родной реке и может заходить в другие реки, кета занимает промежуточное положение (Баранников, 1975, 1979; Рухлов, 1982; Кляшторин, 1986).
Многие авторы (Hasler, 1957; Hasler, Sholz, 1983; Кляшторин, 1986; Вар-навский, 1990; Berman, Quinn, 1991, 1992; Blair, Quirm, 1991) считают, что лососи запечатлевают родной водоем по характерному запаху нерестовой реки и это происходит на стадии смолтификации рыб, такое явление называется - запахо-вой импринтинг. Если покатной миграции почему-либо не происходит, то способность к запаховому запечатлению ослабевает, но вновь возникает в тот же сезон следующего года. Это характерно для лососей, молодь которой остается в реке несколько лет: сима, чавыча, нерка, кижуч (Кляшторин, 1986).
Лососи разных видов существенно различаются длительностью пресноводного периода. Особенно он короток у горбуши и кеты, не имеющих четко выраженного периода смолтификации, а также обладающих размытым хомингом. Вскоре после вылупления эти виды приобретают толерантность к повышенной солености, у них появляется стремление к миграции вниз по течению (Варнавский, 1990). Запечатление запаха у этих видов происходит не в "точке", а в "пространстве", и область импринтинга может иметь протяженность во многие десятки километров.
У исследованных видов рыб наблюдается значительные видоспецифиче-ские различия в количестве первичных и вторичных складок, что продемонстрировано данными таблиц 4, 5. Наибольшее количество первичных складок отмечено у зубатой корюшки (21 шт.) у других видов (тайменя, кунджи, мальмы, хариуса, малоротой корюшки) количество складок не превышает 16 шт., у тихоокеанских лососей (горбуши, кеты и чавычи) количество складок не превышает 18. На первичных складках имеется разное количество вторичных, их общее количество в розетке различно: самое большое у тайменя 168, мальмы 140, кунджи 150, хариуса 73. У тихоокеанских лососей данный показатель тоже отличается: у горбуши 209, у кеты 214 шт., у чавычи наибольшее из всех 241 шт. У корюшковых вторичной складчатости не отмечено, хотя у зубатой корюшки сенсорный эпителий располагается волнообразно (рисунок 9 а). Вторичная складчатость значительно увеличивает площадь сенсорного эпителия (таблица
8), содержащего рецепторные клетки, а значит и обонятельную хемочувстви-тельность рыбы. Так, при пересчете площади эпителия с учетом величины сенсорного, расположенного на боковых сторонах вторичных складок, она увеличивается у тайменя на 38.18 %, кунджи - 24.89 %, мальмы - 30.95 %, хариуса -8.57 %, у горбуши на - 19.95 %, кеты - 28.57 %, чавычи - 23.25 %. Соответственно, с увеличением площади обонятельного эпителия возрастет экологический коэффициент (таблица 8). У рыб активных хищников и мигрантов величина Эк наибольшая у чавычи 104.23 %, тайменя 79.18 %, мальмы 67.48 %, кунджи 69.37 %, кеты 63.00 %, этих рыб можно отнести в группу макросматиков (Дорошенко, 1978, 1997, 2002). Лососи, имеющие менее выраженный имприн-тинг и менее активный охотничий инстинкт, обладают более низким Эк, это медиосматики: горбуша 49.97 % и хариус 47.42 %. Наименьшее значение отмечены у корюшек, экологический коэффициент у них составляет: у малоротой 15 % и зубатой 27%, этих рыб можно отнести к группе микросматиков.
