Особенности размножения у рыб

Подавляющее большинство рыб раздельнополые. Однако, для некоторых (морские окуни) характерно явление гермафродитизма. Иногда встречаются гермафродитные особи у трески, макрели, сельди. Некоторым рыбам характерно партеногенетическое развитие, которое в большинстве случаев не приводит к формированию нормальной особи (лосось, салака, тихоокеанская сельдь). Для некоторых видов характерно явление гиногенеза (серебряный карась). В этом случае толчок к развитию яйцеклетки дается сперматозоидами близкородственных видов, спермии проникают в яйцо, но слияния ядер половых клеток не происходит. В потомстве получаются только одни самки. У подавляющего большинства видов рыб оплодотворение и развитие яиц протекает в водной среде, где они не защищены и не охраняются, что приводит к гибели большого числа икринок и молоди, поэтому для них характерна большая плодовитость. Луна-рыба откладывает сотни миллионов икринок, треска – до 10 млн, судак – до 900 тысяч, сазан – 1 млн 500 тысяч икринок и т.д.

По способу и месту откладывания икры ее делят на пелагическую и донную. Наибольшей плодовитостью отличаются пелагические рыбы и рыбы, имеющие плавающую икру. Вероятность гибели ее особенно велика: она легко может быть съедена другими рыбами, выброшена на берег и т.д. Размер икринок сильно варьирует. Диаметр икринки у тюльки от 0,6 до 0,8 мм, у лосося – до 1 см. Замечено, что у северных видов икринки всегда крупнее, чем у южных. Яйцеклетки рыб покрыты плотной и толстой желточной оболочкой. Снаружи к ней примыкает вторичная оболочка, выделяемая фолликулярными клетками. Вторичная оболочка может быть плотной, липкой, студенистой. Она может иметь выросты по типу ворсинок.

Осеменение у рыб внешнее и происходит в водной среде. Сперматозоиды в воде сохраняют способность к оплодотворению очень непродолжительное время. У рыб, которые нерестятся на быстром течении (кета, горбуша) спермии сохраняют подвижность в течение 10–15 секунд. У рыб, нерестящихся в относительно малоподвижной воде, жизнедеятельность сперматозоидов 10–15 минут. Все это уменьшает вероятность оплодотворения. Для рыб характерно личиночное развитие.

Дробление

Яйцеклетки рыб – крайнетелолецитального типа, то есть они содержат большое количество желтка, сконцентрированного в вегетативной части. Дробление неполное дискоидальное. Оно начинается с появления меридиональной борозды, которая делит зиготу на небольшом протяжении у анимального полюса. Образуется стадия двух бластомеров. Вторая борозда тоже меридиональная, но проходит перпендикулярно первой. Затем проходят еще две меридиональные борозды, а позже широтная, соответствующая экваториальной борозде зародышей ланцетника и земноводных. Далее происходит чередование меридиональных, широтных и тангенциальных борозд дробления. Такое дробление приводит к образованию дискобластулы, состоящей из внешнего слоя бластодермы и внутреннего перибласта. Между бластодермой и перибластом имеется щелевидное пространство – бластоцель. Бластодерма дискобластулы образует зародышевый диск. Клетки перибласта погружаются в желток и превращаются в мероциты – части клеток. Материал дискобластулы неоднороден и разделяется на зародышевую часть, из которой будет формироваться тело зародыша, и внезародышевую, из которой будут формироваться провизорные (временные) структуры.

Гаструляция

Гаструляция начинается с перемещения клеток к заднему краю бластодиска, который утолщается и начинает подворачиваться через собственный край, образовывая два слоя клеток, внутренний – энтодерму и наружный – эктодерму. Край бластодиска, через который осуществляется подворачивание клеточного материала, или инвагинация, называется краевой зарубкой. Последняя и является бластопором. Средняя часть краевой зарубки соответствует верхней, или спинной, губе, а боковые ее части – боковым губам бластопора. Полость впячивания, располагающаяся между внутренним листком бластодиска, или энтодермой, и нераздробленным желтком, соответствует полости первичной кишки. Энтодерма в своей средней части содержит клеточный материал хордальной пластинки, а по бокам – материал мезодермы, в начале сегментированной, а по краям краевой зарубки – несегментированной. Таким образом, мезодерма возникает путем инвагинации, к которой присоединяется иммиграция.

В процессе инвагинации (подворачивания) формируется лишь та часть энтодермы, которая впоследствии образует кишечную трубку, точнее, ее эпителиальную выстилку. Остальная энтодерма, которая затем обрастает желток, возникает из глубоких слоев клеток бластодиска путем деляминации внешнего слоя клеток бластодиска или из перибласта. Она называется желточной энтодермой. У многих рыб имеет место один из перечисленных способов образования энтодермы либо комбинация их. В дальнейшем кишечная энтодерма соединяется с желточной энтодермой в единый внутренний зародышевый листок. На этом завершается гаструляция.

Закладка осевых органов

На стадии нейрулы нервная пластинка располагается на спинной стороне зародыша, а по бокам находится материал эктодермы, который будет образовывать эпителий кожи. Под материалом нервной пластинки лежит материал хорды, по сторонам которой располагается мезодерма. Кишечная энтодерма лежит ниже хорды и мезодермы и открыта в сторону желтка.

Закладка осевых органов (нервной трубки и хорды) и дифференцировка мезодермы происходит примерно так же, как и у земноводных. Однако, в отличие от них у рыб формирование кишечной трубки происходит иначе в связи с наличием большого количества желтка в яйцеклетке. Зародыш рыб продолжительное время располагается на нераздробленном желтке в распластанном виде. На первых порах зародыш не имеет брюшной стенки, поскольку кишечная энтодерма не свернута в трубку, а широко открыта в сторону желтка. Смыкание клеток энтодермы в трубку происходит при обрастании желтка всеми тремя внезародышевыми листками и образованием желточного мешка.

Внезародышевый материал развивается одновременно с развитием зародыша. Край внезародышевого материала, который продвигается по поверхности желтка, называется краем обрастания. У рыб внезародышевая энтодерма, в отличие от зародышевой, возникает путем деляминации. Все три внезародышевых листка, благодаря активному размножению клеток, обрастают желток и образуют желточный мешок, который является временным, или провизорным, органом.

Обособление зародышевого материала от внезародышевого происходит в результате появления туловищной складки. Туловищная складка постепенно углубляется между зародышем и желточным мешком. Сначала она возникает в передней части зародыша, а потом постепенно распространяется к задней его части. В результате зародыш приподнимается над желтком и остается связанным с желточным мешком только тонким тяжом или желточным стебельком. Здесь совершается переход кожной эктодермы во внезародышевую, кишечная энтодерма переходит в желточную энтодерму и зародышевая мезодерма – в желточную мезодерму.

Стенка желточного мешка подвергается дальнейшей дифференцировке, в результате которой эктодерма превращается в поверхностный эпителий, энтодерма – в желточный эпителий и мезодерма – в мезенхиму. Мезенхима дает начало кровеносным сосудам и клеткам крови.

Основная функция желточного мешка – трофическая. Желточный эпителий выделяет фермент, который разжижает желток. Питательные вещества всасываются клетками эпителия и по кровеносным сосудам поступают в зародыш. Кроме того, желточный мешок выполняет кроветворную и дыхательную функции. Кроветворную функцию выполняет мезенхима желточного мешка, в которой образуются кровеносные сосуды и эритроциты крови. Дыхательную функцию выполняет эктодермальный эпителий. Кроме того, желточный мешок предохраняет желток от растекания. Следовательно, неполное дискоидальное дробление при крайнетелолецитальном типе яйцеклеток создало новый этап в развитии позвоночных, характерной особенностью которого является возникновение внезародышевого временного органа – желточного мешка.

Из яйца у рыб выклевывается личинка. Личиночная стадия делится на три фазы:

I фаза – предличинка, ее питание происходит за счет остатков желтка;

II фаза – личинка, ее питание происходит с частичным использованием желтка, но уже возможен переход на самостоятельное питание;

III фаза – малек – переходит на питание, характерное для взрослой особи.

У видов, яйцеклетки которых содержат много желтка, быстрее развивается малек.

У личинки хорошо сформированы плавники, личиночные органы дыхания, глаза. На конце головы имеются клейкие железки, с помощью которых личинки приклеиваются к подводным предметам. Период пассивной жизни длится около трех суток. Затем личинки начинают плавать и питаться планктоном. По истечении 23-х суток органами дыхания становятся жабры и личинка превращается в малька.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается явление гиногенеза при оплодотворении у рыб?

2. Как зависит продолжительность подвижности сперматозоидов от внешних условий нереста?

3. Какую форму имеет бластоцель у зародыша рыб?

4. Что такое перибласт? Краевая зарубка?

5. Какими внезародышевыми листками образована стенка желточного мешка у рыб? Какие функции выполняет каждый из этих листков?

6. Какую функцию выполняет туловищная складка у зародыша рыб?

7. На какие фазы делится личиночная стадия у рыб? Охарактеризуйте их.

РАЗВИТИЕ РЕПТИЛИЙ И ПТИЦ

1. Общие черты развития амниот.

2. Строение яйца птицы. Оплодотворение и дробление.

3. Гаструляция.