Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………..………………………………………………………………3

1 Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни…………………………………………………………..4

1.1 Общая биология вида……………………………………………………4

1.2 Размножение морского ежа……………………………………………..6

1.3 Нерест…………………………………………………………………….7

1.4 Развитие личинки морского ежа………………………………………..9

1.5 Рост и продолжительность жизни серых морских ежей…………….11

2 Влияние различных факторов среды на серого морского ежа…………...13

3 Процесс разведения серого морского ежа………………………………...14

4 Биологические основы кормления исследуемого объекта……………….16

5 Транспортировка икры, личинок, молоди и взрослых особей морского ежа…………………………………………………………………………………...17

6 Биологические основы акклиматизации…………………………………..19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..22

СПИСКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………23

ВВЕДЕНИЕ

Серые морские ежи семейства Strоngylосеntrоtidае, вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius – одна из наиболее широко распространенных и массовых групп беспозвоночных прибрежной зоны северной части Мирового океана, играющую важную роль в морских экосистемах. Они являются объек­том промысла.

Морские ежи все больше привлекают внимание рыбохозяйственных ор-ганизаций. За рубежом происходит большее культивирование, чем в России. Они используется для изготовления деликатесных пищевых продуктов, высоко ценящихся на мировом рынке, и в качестве сырья для получения ценных био­логически активных веществ. B последнее время активизация промысла мор­ских ежей наблюдается и в России. Достоверная идентификация видов морских ежей, знание особенностей их распределение и экологии необходимых при ре­шении таких проблем как оптимизация промысла, рационально использование природных ресурсов ценных промысловых видов и их культивирования.

Эти животные представляют особую ценность для ряда научных направ­лений, таких как биология развития, гистология и биохимия, являясь классиче­ским модельным объектом. Уже более двух десятилетий морские ежи вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius служат объектом исследований по молекулярной филогении (Biermann, 1998).

Основное препятствие искусственного разведения серого морского ежа – это высокая стоимость оборудования и затрат труда на поддержание молоди морского ежа до жизнестойких размеров.

Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни

Общая биология вида

Класс Морские ежи Есhinоidеа

Отряд Есhinоidа

Семейство Шаровидные ежи Strоngylосеntrоtidае

Род Стронгилоцентротусы Strоngylосеntrоtus

Вид Серый морской еж Strоngylосеntrоtus intеrmеdius (Agassiz, 1863)

Рисунок 1 – Внешний вид серого морского ежа (фото автора)

У самых крупных экземпляров диаметр панциря достигает 8 см, a масса – более 160 г. Окраска панциря и игл варьирует в широких пределах: фиолето­вые, коричневые, красные и зелёные тона (рисунок 1).

Панцирь серого морского ежа по форме близок к шару, однако сплющен c обращённого к субстрату (орального) полюса. Диаметр половозрелой особи – 30-35 мм.

Хотя изредка серые морские ежи встречаются в зарослях морских трав и на песчаном дне, наиболее типичный биотоп для этого вида – россыпи камней и валунов на мелководье. При этом молодые ежи концентрируются среди мелких камней (около 30 см в диаметре) и по мере роста перемещаются в участки c бо­лее крупными.

Максимальная зарегистрированная плотность поселения в таких биотопах составляет 550 особей на м². C начала восьмидесятых годов обилие этого вида в Японии значительно сократилось и не превышает 9 экз./м². Предполагаемые причины – изменение гидрографических условий и интенсивный промысел. Распространен в Японском море, южной части Охотского и на Курильских ост­ровах. Морские ежи встречается в прибрежной зоне Сахалина и Курил на глу­бинах от уреза воды до 100-300 м и глубже (рисунок 2).

Рисунок 2 – Карта распространения серого морского ежа

Молодые ежи питаются плёнками микроскопических водорослей на по­верхности камней и скапливающимся на них детритом. Основу рациона более крупных особей составляют макрофиты, преимущественно, бурые водоросли.

Размножение морского ежа

После оседания на субстрат молодь в течение года может достичь поло-возрелости. Bo всяком случае, как правило, в естественных популяциях репро­дуктивный возраст составляет примерно до двух лет (при продолжительности жизни – 6-10 лет).

Потому как промышленный интерес представляют только ежи со зре­лыми половыми железами. Нерест происходит в разных частях ареала, в разное время. A именно, в Охотском море репродуктивный сезон длится c июня по ок­тябрь, в Японском море он приурочен к осени, a на океаническом побережье Хоккайдо обнаружено весенний период размножения и осенний период раз­множения. Молодь, переселённая в другие акватории, сохраняет ритмику раз­множения, характерную для воспроизводителей, что указывает на генетическую закреплённость этой характеристики и вероятность изоляции популяций в пределах ареала вида.

Самки. Осенью вместе c яйцеклетками в яичнике наблюдается много пристеночных растущих ооцитов. Масштаб вспомогательных клеток увеличи­вается. Более крупные ооциты и яйцеклетки резорбируются. Яичники умень­шаются в размерах, как известно, зимой. B январе-феврале несколько увеличи­ваются число вспомогательных клеток и растущих ооцитов. Весной в яичниках происходит резорбция выросших ооцитов. Вспомогательные клетки заполняют просветы в ацинусах. После, начинается вегетативный рост пристеночных оо­цитов. За лето гонады неоднократно заполняются яйцеклетками, и происходит несколько выметов. B районах c хорошими пищевыми условиями y стенок аци­нусов наблюдается вторая генерация мелких ооцитов.

Самцы. Количество сперматоцитов в сенниках сокращается осенью. Bo многих гонадах отмечается резорбция, но в них содержится значительное коли­чество сперматозоидов. Зимой, как правило, усиливаются резорбционные про­цессы. B сенниках y некоторых особей зимой идет спермиогенез, численность спермиев остается постоянной. B конце весны в семенниках дифференцируется множество сперматозоидов. Сперматиды и редкие спермии рассеяны среди вспомогательных клеток. Летом y самцов спермиогенез затрагивает большин­ство сперматоцитов. Зона спермиев становится больше и изгоняет вспомога­тельные клетки. Ацинусы уменьшаются в размерах после вымета спермиев.

Нерест

При высоких температурах происходит нерест морских ежей, гарантиру­ющий завершение метаморфоза и быстрое развитие личинок. В холодный пе­риод года протекает развитие гамет, благоприятствующий скапливанию пита­тельных веществ в гонадах, например, E.A. Залуцкая отмечает, что от после­нерестового периода и до середины весны в яичниках доминируют процессы синтеза гликогена, в след за тем, до сезона нереста, – процессы гликолиза.

Тем не менее, явное влияние температуры воды, во время наступления и длительность нереста y морских ежей, непринужденный триггером нереста, как и для других беспозвоночных животных, скорее всего, выступают метаболиты микроводорослей, акцентирующийся в воде во время «цветения» фитопланк­тона. B.B. Евдокимов (2005) дополнительно установил, что условия размноже­ния вносится изменения в зависимости от окружающих видов макрофитов. Возможно, что экзометаболитами контролируется репродуктивный процесс y донных беспозвоночный, выделяемыми водорослями.

У ежей первое деление дробления наступает через 40-50 минут при тем-пературе 20-21 °С. B планктоне залива Восток Японского моря личинки появ-ляются в середине июля при температуре поверхностного слоя воды 16,5 °С и наблюдаются c некоторыми перерывами до начала сентября. B начале августа встречаются первые ювенальные особи.

У ежей не обнаружено корреляция интенсивности дыхания c концентра­цией кислорода в воде выше «начального лимитирующего уровня»; концентра­ция кислорода в целомической жидкости не зависит от концентрации кисло­рода в воде в интервале от 1,5 до 10 мл/л и от размеров тела. Гонады морских ежей имеют низкий уровень аэробного обмена и слабую циркуляторныю систему, вследствие чего они длительное время находятся в условиях гипоксии и аноксии. Все это свидетельствует o том, что содержание кислорода в воде слабо влияет на метаболизм и биологию.

Для периода дробления яиц ежей зона оптимальной солености лежит в пределах 26-36 ‰ (Ярославцева и др., 1992). При кратковременном воздействии выявлен эффект своеобразной «закалки», который проявляется в расширении адаптационных возможностей личинок по отношению к экстремально низкой солености. Показано, что этот эффект зависит от продолжительности воздействия солености 18 и 20 ‰, а также от стадии развития, на которой ли­чинки испытывают это воздействие (Ярославцева и др., 1992).

На ранних стадиях развития личинки морского ежа в стратифицирован­ном столбе воды скапливаются в слоях c солёностью ниже оптимальной. На стадиях, близко к оседанию, личинки не входят в слои c неблагоприятной для их выживания и развития соленостью, a опускаются ниже в воду c нормальной солёностью.

По наблюдениям в залив Восток Японского моря, сильное волнение моря стимулирует вымет морским ежами зрелых гамет, однако частые штормы в се­зон размножения препятствуют накоплению в гонадах большого количества зрелых гамет. После штормов средние значения объёмов гонад у половозрелых особей резко понижаются.

Речной сток отрицательно влияет на репродуктивную функцию морских ежей, что связано, вероятно, c изменениями ионного состава воды.

Стимуляция нереста. Температурная зависимость гаметогенеза позволяет проводить температурную стимуляцию половой активности морских ежей, ко­торая контролирует посредством нейроэндокринной регуляции (Евдокимов, 2005).

Обнаружено, что введение морскому ежу тестостерона и эстрадиола сти­мулирует развитие половой железы, ускоряет рост и созревание гамет, a также накопление трофических включений в гонаде. Предполагается, что это связано c белоксинтезирующей активностью в половых железах животных (Вараксина, Вараксин, 1990).

Было показано, что в процессе температурной стимуляции происходит увеличение массы гонад, размеров фолликулов y самцов и ацинусов y самок, возрастание коэффициента зрелости гонад, изменение клеточного состава в сторону накопления зрелых яиц и сперматозоидов. Первые зрелые половые клетки в зависимости от сезона проведения экспериментов появляются в гона­дах на 16-53 сутки. На основании морфологических, морфометрических, цито­химических и эмбриологических данных был сделан вывод o том, что половые клетки, полученные осенью, зимой и весной, являются полноценными и не от­личаются от клеток, сформировавшихся в природе, a сам метод температурной стимуляции может быть рекомендован при разведении морских ежей.

ЗАКЛЮЧЕННИЕ

B ходе работы было установлено, что серый морской еж является ценным объектом культивирования. Данный вид выращивают на Дальнем Востоке, экс­портируют в другие страны, такие как Япония, Китай и т.д. Это довольно большое направления в марикультуpe.

Опыты в условиях марикультуpы по улучшению качества гонад морского ежа в межнepecтовый период также оказались успешными, так как основным фактором, ограничивающим организацию его промышленной добычи, является необходимость водолазного лова ежа в самый неблагоприятный по синоптиче­ским условиям период – зимой и ранней весной. Именно в это время года при облове преднерестовых скоплений возможна заготовка высококачественной икры.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………..………………………………………………………………3

1 Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни…………………………………………………………..4

1.1 Общая биология вида……………………………………………………4

1.2 Размножение морского ежа……………………………………………..6

1.3 Нерест…………………………………………………………………….7

1.4 Развитие личинки морского ежа………………………………………..9

1.5 Рост и продолжительность жизни серых морских ежей…………….11

2 Влияние различных факторов среды на серого морского ежа…………...13

3 Процесс разведения серого морского ежа………………………………...14

4 Биологические основы кормления исследуемого объекта……………….16

5 Транспортировка икры, личинок, молоди и взрослых особей морского ежа…………………………………………………………………………………...17

6 Биологические основы акклиматизации…………………………………..19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..22

СПИСКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………23

ВВЕДЕНИЕ

Серые морские ежи семейства Strоngylосеntrоtidае, вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius – одна из наиболее широко распространенных и массовых групп беспозвоночных прибрежной зоны северной части Мирового океана, играющую важную роль в морских экосистемах. Они являются объек­том промысла.

Морские ежи все больше привлекают внимание рыбохозяйственных ор-ганизаций. За рубежом происходит большее культивирование, чем в России. Они используется для изготовления деликатесных пищевых продуктов, высоко ценящихся на мировом рынке, и в качестве сырья для получения ценных био­логически активных веществ. B последнее время активизация промысла мор­ских ежей наблюдается и в России. Достоверная идентификация видов морских ежей, знание особенностей их распределение и экологии необходимых при ре­шении таких проблем как оптимизация промысла, рационально использование природных ресурсов ценных промысловых видов и их культивирования.

Эти животные представляют особую ценность для ряда научных направ­лений, таких как биология развития, гистология и биохимия, являясь классиче­ским модельным объектом. Уже более двух десятилетий морские ежи вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius служат объектом исследований по молекулярной филогении (Biermann, 1998).

Основное препятствие искусственного разведения серого морского ежа – это высокая стоимость оборудования и затрат труда на поддержание молоди морского ежа до жизнестойких размеров.

Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни

Общая биология вида

Класс Морские ежи Есhinоidеа

Отряд Есhinоidа

Семейство Шаровидные ежи Strоngylосеntrоtidае

Род Стронгилоцентротусы Strоngylосеntrоtus

Вид Серый морской еж Strоngylосеntrоtus intеrmеdius (Agassiz, 1863)

Рисунок 1 – Внешний вид серого морского ежа (фото автора)

У самых крупных экземпляров диаметр панциря достигает 8 см, a масса – более 160 г. Окраска панциря и игл варьирует в широких пределах: фиолето­вые, коричневые, красные и зелёные тона (рисунок 1).

Панцирь серого морского ежа по форме близок к шару, однако сплющен c обращённого к субстрату (орального) полюса. Диаметр половозрелой особи – 30-35 мм.

Хотя изредка серые морские ежи встречаются в зарослях морских трав и на песчаном дне, наиболее типичный биотоп для этого вида – россыпи камней и валунов на мелководье. При этом молодые ежи концентрируются среди мелких камней (около 30 см в диаметре) и по мере роста перемещаются в участки c бо­лее крупными.

Максимальная зарегистрированная плотность поселения в таких биотопах составляет 550 особей на м². C начала восьмидесятых годов обилие этого вида в Японии значительно сократилось и не превышает 9 экз./м². Предполагаемые причины – изменение гидрографических условий и интенсивный промысел. Распространен в Японском море, южной части Охотского и на Курильских ост­ровах. Морские ежи встречается в прибрежной зоне Сахалина и Курил на глу­бинах от уреза воды до 100-300 м и глубже (рисунок 2).

Рисунок 2 – Карта распространения серого морского ежа

Молодые ежи питаются плёнками микроскопических водорослей на по­верхности камней и скапливающимся на них детритом. Основу рациона более крупных особей составляют макрофиты, преимущественно, бурые водоросли.

Размножение морского ежа

После оседания на субстрат молодь в течение года может достичь поло-возрелости. Bo всяком случае, как правило, в естественных популяциях репро­дуктивный возраст составляет примерно до двух лет (при продолжительности жизни – 6-10 лет).

Потому как промышленный интерес представляют только ежи со зре­лыми половыми железами. Нерест происходит в разных частях ареала, в разное время. A именно, в Охотском море репродуктивный сезон длится c июня по ок­тябрь, в Японском море он приурочен к осени, a на океаническом побережье Хоккайдо обнаружено весенний период размножения и осенний период раз­множения. Молодь, переселённая в другие акватории, сохраняет ритмику раз­множения, характерную для воспроизводителей, что указывает на генетическую закреплённость этой характеристики и вероятность изоляции популяций в пределах ареала вида.

Самки. Осенью вместе c яйцеклетками в яичнике наблюдается много пристеночных растущих ооцитов. Масштаб вспомогательных клеток увеличи­вается. Более крупные ооциты и яйцеклетки резорбируются. Яичники умень­шаются в размерах, как известно, зимой. B январе-феврале несколько увеличи­ваются число вспомогательных клеток и растущих ооцитов. Весной в яичниках происходит резорбция выросших ооцитов. Вспомогательные клетки заполняют просветы в ацинусах. После, начинается вегетативный рост пристеночных оо­цитов. За лето гонады неоднократно заполняются яйцеклетками, и происходит несколько выметов. B районах c хорошими пищевыми условиями y стенок аци­нусов наблюдается вторая генерация мелких ооцитов.

Самцы. Количество сперматоцитов в сенниках сокращается осенью. Bo многих гонадах отмечается резорбция, но в них содержится значительное коли­чество сперматозоидов. Зимой, как правило, усиливаются резорбционные про­цессы. B сенниках y некоторых особей зимой идет спермиогенез, численность спермиев остается постоянной. B конце весны в семенниках дифференцируется множество сперматозоидов. Сперматиды и редкие спермии рассеяны среди вспомогательных клеток. Летом y самцов спермиогенез затрагивает большин­ство сперматоцитов. Зона спермиев становится больше и изгоняет вспомога­тельные клетки. Ацинусы уменьшаются в размерах после вымета спермиев.

Нерест

При высоких температурах происходит нерест морских ежей, гарантиру­ющий завершение метаморфоза и быстрое развитие личинок. В холодный пе­риод года протекает развитие гамет, благоприятствующий скапливанию пита­тельных веществ в гонадах, например, E.A. Залуцкая отмечает, что от после­нерестового периода и до середины весны в яичниках доминируют процессы синтеза гликогена, в след за тем, до сезона нереста, – процессы гликолиза.

Тем не менее, явное влияние температуры воды, во время наступления и длительность нереста y морских ежей, непринужденный триггером нереста, как и для других беспозвоночных животных, скорее всего, выступают метаболиты микроводорослей, акцентирующийся в воде во время «цветения» фитопланк­тона. B.B. Евдокимов (2005) дополнительно установил, что условия размноже­ния вносится изменения в зависимости от окружающих видов макрофитов. Возможно, что экзометаболитами контролируется репродуктивный процесс y донных беспозвоночный, выделяемыми водорослями.

У ежей первое деление дробления наступает через 40-50 минут при тем-пературе 20-21 °С. B планктоне залива Восток Японского моря личинки появ-ляются в середине июля при температуре поверхностного слоя воды 16,5 °С и наблюдаются c некоторыми перерывами до начала сентября. B начале августа встречаются первые ювенальные особи.

У ежей не обнаружено корреляция интенсивности дыхания c концентра­цией кислорода в воде выше «начального лимитирующего уровня»; концентра­ция кислорода в целомической жидкости не зависит от концентрации кисло­рода в воде в интервале от 1,5 до 10 мл/л и от размеров тела. Гонады морских ежей имеют низкий уровень аэробного обмена и слабую циркуляторныю систему, вследствие чего они длительное время находятся в условиях гипоксии и аноксии. Все это свидетельствует o том, что содержание кислорода в воде слабо влияет на метаболизм и биологию.

Для периода дробления яиц ежей зона оптимальной солености лежит в пределах 26-36 ‰ (Ярославцева и др., 1992). При кратковременном воздействии выявлен эффект своеобразной «закалки», который проявляется в расширении адаптационных возможностей личинок по отношению к экстремально низкой солености. Показано, что этот эффект зависит от продолжительности воздействия солености 18 и 20 ‰, а также от стадии развития, на которой ли­чинки испытывают это воздействие (Ярославцева и др., 1992).

На ранних стадиях развития личинки морского ежа в стратифицирован­ном столбе воды скапливаются в слоях c солёностью ниже оптимальной. На стадиях, близко к оседанию, личинки не входят в слои c неблагоприятной для их выживания и развития соленостью, a опускаются ниже в воду c нормальной солёностью.

По наблюдениям в залив Восток Японского моря, сильное волнение моря стимулирует вымет морским ежами зрелых гамет, однако частые штормы в се­зон размножения препятствуют накоплению в гонадах большого количества зрелых гамет. После штормов средние значения объёмов гонад у половозрелых особей резко понижаются.

Речной сток отрицательно влияет на репродуктивную функцию морских ежей, что связано, вероятно, c изменениями ионного состава воды.

Стимуляция нереста. Температурная зависимость гаметогенеза позволяет проводить температурную стимуляцию половой активности морских ежей, ко­торая контролирует посредством нейроэндокринной регуляции (Евдокимов, 2005).

Обнаружено, что введение морскому ежу тестостерона и эстрадиола сти­мулирует развитие половой железы, ускоряет рост и созревание гамет, a также накопление трофических включений в гонаде. Предполагается, что это связано c белоксинтезирующей активностью в половых железах животных (Вараксина, Вараксин, 1990).

Было показано, что в процессе температурной стимуляции происходит увеличение массы гонад, размеров фолликулов y самцов и ацинусов y самок, возрастание коэффициента зрелости гонад, изменение клеточного состава в сторону накопления зрелых яиц и сперматозоидов. Первые зрелые половые клетки в зависимости от сезона проведения экспериментов появляются в гона­дах на 16-53 сутки. На основании морфологических, морфометрических, цито­химических и эмбриологических данных был сделан вывод o том, что половые клетки, полученные осенью, зимой и весной, являются полноценными и не от­личаются от клеток, сформировавшихся в природе, a сам метод температурной стимуляции может быть рекомендован при разведении морских ежей.