№7, 2002 г.
№7, 2002 г.
© Е.С.Корниенко, В.Л.Касьянов
Семейные тайны морских игл и коньков
Е.С.Корниенко, В.Л.Касьянов
Елена Семеновна Корниенко, кандидат биологических наук, научный сотрудник
Института биологии моря Дальневосточного отделения РАН.
Владимир Леонидович Касьянов, академик РАН, доктор биологических наук,
директор того же института.Название этих рыб из семейства игловых (Syngnathidae) определяется их внешним видом. К настоящему времени описано более 100 видов морских коньков, которые обитают в прибрежных водах примерно от 45° с.ш. до 45° ю.ш., предпочитая теплые тропические моря. Среди них встречаются «карлики», такие как Hippocampus bargibanti, размеры которых всего лишь 13 мм, и «гиганты», например Hippocampus ingens - около 350 мм [1, 2]. Тело морских коньков, как панцирем, покрыто костными пластинками, соединенными в виде поясков, хвостового плавника у этих рыб нет, на голове - костный гребень, хвост загнут крючком, с его помощью коньки цепляются за водоросли.
Ближайшие родственники морских коньков - рыбы-иглы - менее известны обывателю, хотя по количеству видов они более чем в три раза превышают число коньков. Тело у рыбы-иглы прямое, узкое и длинное, с хвостовым плавником. Как и у морского конька, оно покрыто пластинками наружного скелета. Вытянутое трубкообразное рыло заканчивается маленьким ртом, через который рыба, как через пипетку, втягивает в себя добычу: отсюда возникло английское название рыбы - «pipefish» (рыба-пипетка).
Приморская морская игла (вверху - самка, внизу - самец).
Изучение биологии размножения и развития у любого малоизученного вида безусловно расширяет наши познания; интерес же к морским иглам и морским конькам определяется, во-первых, их уникальным способом заботы о потомстве, во-вторых, тем, что в некоторых странах морские коньки - объект интенсивного промысла, поэтому необходимо было наладить их воспроизводство.
Когда заходит речь о том, как размножаются морские иглы и морские коньки, женщины обычно приходят в необычайный восторг, а мужчины начинают искать глубинный смысл и какие-то особые преимущества такого способа размножения. Дело в том, что у этих рыб самка лишь откладывает яйца самцу, а он вынашивает потомство либо открыто на нижней стороне собственного тела, либо в специальной выводковой камере, образованной двумя кожными складками.
Каким образом могло появиться у самцов этих рыб такое удивительное приспособление - выводковые камера или сумка? Один из вариантов их появления может быть таким.
Ближайшие родственники игловых рыб - колюшки, которые также известны в рыбьем мире заботой о собственных чадах. Самка и самец вместе вьют гнездо, в которое самка откладывает икринки, а потом родители вместе заботятся о них. Может быть, рыбы-иглы, как и морские коньки, тоже начинали с совместной постройки гнезда и вместе заботились о потомстве? Но то ли самки у них оказались недостаточно заботливыми мамашами, то ли самцы - чересчур ответственными отцами, так или иначе охрана гнезда стала только отцовской заботой. Он был просто привязан к нему, проветривал, оберегал от хищников, даже поесть толком некогда было. Возможно однажды самка, вместо того, чтобы отложить икринки в гнездо, пристроила их прямо самцу на брюшко, и таким образом проблема охраны была решена: теперь отец мог плыть куда угодно, свободно кормиться.
Однако икринки, просто приклеенные к брюшку, все-таки могут стать жертвой хищника, повредиться или потеряться, поэтому заботливая эволюция всячески стремилась их прикрыть. У одних самцов кожные покровы на брюшке превратились в некое подобие губки: икринки, отложенные самками, почти целиком погружаются в эту пористую ткань. У других - на нижней стороне хвоста появились две продольные кожные складки, которые прикрывают яйца с двух сторон, но не соединяются друг с другом. Если же эти складки соединить (что и произошло у самцов третьих видов), то получится великолепное укрытие для растущих маленьких игл. В этом случае хищник может съесть их только вместе с заботливым папашей. Идеал заботливого отца в рыбьем царстве - это морской конек. У него на животе, как у кенгуру, карман, который открывается лишь маленькой пoрой. Через нее самка помещает внутрь выводковой сумки икринки, через нее же выходят на белый свет и подросшие мальки.
Совершенствуя конструкцию выводковой сумки, природа не забывала и об увеличении полезных функций, которые выполняет этот орган, ведь он не только обеспечивает механическую защиту зародышей. В тканях выводковой сумки содержится большое количество мелких кровеносных сосудов, через которые происходит снабжение зародышей кислородом, вывод продуктов метаболизма и, вероятно, перенос некоторого количества питательных веществ от отца к развивающимся икринкам. Во внутреннем эпителиальном слое, плотно контактирующем с оболочками яиц, находятся клетки, которые отвечают за осморегуляцию. Это очень важно для игловых рыб, ведь большинство из них обитает в местах с переменной соленостью (на мелководьях, в эстуариях рек), поэтому поддержание осмоса внутри выводковой камеры на постоянном уровне до тех пор, пока у подрастающих личинок не появятся собственные механизмы осморегуляции, позволяет уберечь их от гибели в результате резких перепадов солености.
С материнской точки зрения, казалось бы, полная идиллия. Всего-то и дел - яйца отложить, потом отец на протяжении долгого времени (у некоторых видов период вынашивания длится более 40 дней) нянчится с малышами: не только гарантирует безопасность, но еще и, как говорится, кормит и поит. А беззаботная мамаша тем временем - гуляй, отдыхай, ищи, кому бы еще своих детишек определить.
Но, оказывается, не все так просто. Во-первых, объем вместилища для яиц не так уж и велик, а во-вторых, пока самец вынашивает эмбрионы, он не представляет интереса как половой партнер. Вот и получается, что икринки есть, а пристроить их «на воспитание» некому. И самки, чтобы добиться благосклонности свободных самцов, идут на всяческие ухищрения: приобретают «боевую» раскраску, образуют украшения в виде кожных складок, активно ухаживают за самцами. А уж кавалеры выбирают среди них самых-самых. Особенно распространена такая смена половых ролей среди полигамных видов рыб-игл, хотя среди них и встречаются исключения. Например, у полигамного вида приморской морской иглы Syngnathus acusimilis, обитающей в Японском море, половые роли остаются традиционными и во время нереста самцы изящно ухаживают за самками, добиваясь их благосклонности. Процесс ухаживания длится около полутора часов, после чего самка откладывает яйца [3].
У самок игловых рыб нет никаких приспособлений, позволяющих как-то удерживать самца, пока самка откладывает яйца в его выводковую камеру, поэтому ей приходится торопиться. В стенках ее яичников хорошо развит мышечный слой и содержится большое количество нервных волокон, это позволяет достаточно быстро, как из шприца, впрыснуть некоторую часть яиц в выводковую сумку самца и отправляться на поиски следующего кандидата в отцы. Вот и получается у них такая большая «семья»: каждый самец вынашивает потомство нескольких самок, а каждая самка откладывает яйца нескольким самцам. Причем у одних видов игл эмбрионы и личинки, находящиеся в выводковой сумке, могут быть на разных стадиях развития, у других - на одной. Вероятно, в первом случае самец оплодотворяет яйца по мере того, как самка отложит очередную порцию, а во втором - после того, как сумка заполнится и складки ее плотно закроются.
В отличие от игл, морские коньки ведут весьма добропорядочный образ жизни. Никаких случайных связей: на весь сезон размножения образуется постоянная пара, которая занимает определенный участок в морских зарослях. Самец, чтобы добиться благосклонности самки, исполняет затейливый брачный танец. Если на территорию, где обитает пара, посягнет какой-нибудь чужак, заботливый кавалер тут же прогонит его. Спаривание у них обычно происходит несколько раз, поэтому в сумке самца маленькие коньки могут быть на разных стадиях развития и тогда подросшее поколение покидает отцовскую сумку с интервалом в несколько дней [4]. Иногда забота отца на этом не заканчивается, и уже покинувшие сумку вполне сформировавшиеся молодые коньки в случае опасности могут снова ненадолго вернуться под защиту отца.
Морские коньки в момент откладки яиц
(слева - самец, справа - самка).Беременный герой Арнольда Шварценегера - это жалкая пародия рядом с героическими отцами подводного мира, среди которых есть рекордсмены, вынашивающие одновременно больше тысячи детенышей, например уже упомянутая рыба-игла из Японского моря в длину около 20 см, при ширине менее сантиметра. У ее самцов в начале беременности в выводковой камере находится больше тысячи икринок диаметром немногим более миллиметра. К концу беременности, которая продолжается около месяца, каждый малек достигает длины 11-12 мм. Примерно на второй неделе развития личинки выходят из яйцевых оболочек, но и после этого остаются в тесном пространстве среди тканей выводковой камеры, где, несмотря на тесноту, они все же пытаются двигаться [5]. Действительно, самцу достается довольно тяжкое бремя. В таком состоянии за добычей особенно не побегаешь, ведь такую тяжесть носить надо, да еще и эту тысячу растущих ртов как-то подкармливать приходится. Где же на все это сил набраться?
Природа нашла для самцов игловых рыб весьма оригинальный источник дополнительной энергии. Вспомним, как обычно происходит нерест рыб: самка откладывает икру (на камушек, на водоросли или просто в ямку в песке), а самец поливает ее спермой. Количество сперматозоидов, образующихся в семенниках рыб (особенно таких, которые, как лососи, нерестятся на быстром течении), огромно. Чем больше сперматозоидов, тем больше шансов, что они выполнят свою миссию (хотя цели достигнут лишь немногие). Самцы морских игл и морских коньков не могут позволить себе такой расточительности. Зачем тратить энергию на производство огромного количества спермиев, если оплодотворение происходит внутри ограниченного пространства выводковой камеры, где почти каждая мужская половая клетка просто обречена на успех, тем более, что силы надо экономить для долгого вынашивания. Поэтому количество сперматозоидов, образующихся в семенниках игловых рыб, невероятно мало. Хотя еще не известно, на каком этапе сперматогенеза определяется численность половых клеток, но, возможно, сперматогенные клетки подвергаются фагоцитозу еще на самых ранних стадиях, чтобы послужить источником питательных веществ для немногочисленных половых клеток, которым суждено стать зрелыми спермиями [6].
Известно, что форма сперматозоидов зависит от способа осеменения. У животных с наружным осеменением (это относится и к костистым рыбам) характерны спермии, у которых головка округлой формы, с внутренним - головка вытянутой формы и хорошо развита средняя часть, что помогает сперматозоидам двигаться внутри половых путей самок. Как уже отмечалось, у большинства костистых рыб - осеменение наружное. Но, поскольку у игловых яйца находятся внутри закрытой выводковой камеры, их способ осеменения можно характеризовать как «ненаружный». Спермиям этих рыб приходится передвигаться не в морской воде, а в жидкости, заполняющей выводковую камеру, среди плотно упакованных яиц. Поэтому спермии приморской рыбы-иглы имеют вытянутую форму и две кольцевые митохондрии в средней части [7].
В странах Юго-Восточной Азии морские коньки, наряду с трепангом и женьшенем, широко используются в народной медицине как источник биологически активных веществ. В этих странах ведется активная торговля морскими коньками и некоторыми видами морских игл, причем цены на них достаточно высоки [8]. Кроме того, у морских коньков экзотический и очень декоративный вид, поэтому их довольно часто отлавливают для содержания в аквариумах. Поскольку эти рыбы обычно обитают на мелководье, их достаточно легко поймать, и очень часто они становятся жертвами любопытствующих туристов. Интенсивный вылов игловых рыб привел к резкому снижению их численности, в ряде стран они стали охраняемыми видами. Например, в «Красную книгу Вьетнама» занесены три вида морских игл и пять видов морских коньков [9]. Поэтому в некоторых странах, в том числе и во Вьетнаме, были предприняты попытки искусственного культивирования этих рыб.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проект 00-15-97938.
Литература
1. Vincent A. // Austral. Natur. Hist. 1989. V.23. №2. P.123-127.
2. Vincent A. // Nat. Geogr. 1994. V.185. P.127-140.
3. Корниенко Е.С. // Биология моря. 2001. Т.27. №1. С.64-67.
4. Фам Тхи Ми, Корниенко Е.С., Дроздов А.Л. // Биология моря. 1998. Т.24. №5. С.315-318.
5. Дроздов А.Л, Корниенко Е.С., Краснолуцкий А.В. // Биология моря. 1997. Т.23. № 5. С.304-308.
6. Корниенко Е.С., Дроздов А.Л. // Биология моря. 1999. Т.25. №4. С.323-326.
7. Корниенко Е.С. Размножение, эмбриональное и личиночное развитие приморской морской иглы Syngnathus acusimilis и желтого морского конька Hippocampus kuda (сем. Syngnathidae) // Автореф. канд. дисс. 2001. Владивосток.
8. Vincent A. The international trade in seahorses. Oxford, 1996.
