А. Ф. Турдаков. Биологические основы искусственного осеменения икры рыб
Институт биологии, АН КирССР, Фрунзе
Широкое применение в рыбоводстве искусственного осеменения икры все настойчивее требует детального биологического обоснования и разработки наиболее рациональных его способов. Увеличивается не только объем работ, но и значительно расширяется круг искусственно разводимых видов рыб, каждый из которых в силу особенностей строения и свойств половых продуктов нуждается в особых приемах осеменения. Это относится и к развивающемуся рыбоводству Средней Азии и Казахстана, где уже в самом недалеком будущем рыбоводам придется столкнуться с необходимостью выбора наиболее рациональных способов осеменения для различных групп (осетровых, лососевых, карповых), в которые будут входить такие оригинальные виды, как османы, маринки и др.
Существующие три метода осеменения икры рыб - "сухой", "полусухой" и "мокрый" - отличаются друг от друга по способу и времени добавления к половым продуктам воды. Каждый из них подвержен большому количеству модификаций, не имеющих зачастую серьезного биологического обоснования для применения их к тому или иному виду. Пожалуй, лишь для осетровых (белуги, осетра и севрюги) было проведено достаточно подробное сравнение эффективности трех способов осеменения, выявившее превосходство полусухого способа (Гинзбург, Зубова, Филатова, 1963).
При разработке научных основ и выборе способа искусственного осеменения следует учитывать: 1) видовые особенности строения и свойств икры и спермы (строение и клейкость оболочки икринок, скорость утраты в воде оплодотворяющей способности спермиев и оплодотворяемости яиц, эффективность механизма блокирования полиспермии, поведение спермиев в овариальной жидкости и др.; 2) общие моменты, позволяющие рекомендовать для той или иной группы рыб, объединяющей часто далекие в систематическом отношении виды, одинаковый способ осеменения.
Остановимся подробнее на следующих трех наиболее существенных, по нашему мнению, вопросах, относящихся к проблеме искусственного осеменения: а) поведение спермиев в окружающей икру овариальной жидкости, б) дозирование спермиев при осеменении и в) так называемая "избирательность" оплодотворения.
Получаемая от производителей для осеменения икра окружена овариальной жидкостью. При различных способах осеменения характер и степень влияния овариальной жидкости на спермин неодинаковы. Анализ имеющихся в литературе данных о действии веществ икры и овариальной жидкости на спермин рыб (Hamano, 1961; Hartmann u. a., 1947; Medem, 1949 и др.), а также изучение этой реакции у иссыккульских рыб позволили разделить исследованные виды на три группы.
К первой группе относятся виды, у которых спермин при помещении их в неувлажненную овариальную жидкость остаются неподвижными, - стерлядь, маринка, осман, вьюн. Сиг и щука занимают промежуточное положение и составляют вторую группу. Спермин в их овариальной жидкости с самого начала активируются слабо, но со временем приходит в движение все большее количество спермиев.
К третьей группе относятся виды, у которых спермин при попадании в овариальную жидкость приходят в активное движение (кижуч, кумжа, лосось, речная и радужная форели, форель Кларк, хариус, чебачок). При этом обнаруживаются по крайней мере следующие виды влияний веществ овариальной жидкости на спермин: увеличение активности движения спермиев по сравнению с подвижностью в воде (наблюдается не всегда), удлинение срока их жизни и агглютинация.
Увеличение продолжительности подвижности спермиев и характер агглютинации зависят от степени разбавления овариальной жидкости водой. Кроме того, агглютинация зависит от видовых свойств овариальной жидкости и не наблюдается у тех рыб, агглютинин у которых не диффундирует из икринок в окружающую их овариальную жидкость (кумжа, ручьевая форель, сиг, щука).
Наиболее часто применяемый при осеменении икры лососевых и карповых "сухой" способ начинается с тщательного перемешивания не увлажненных водой икры и спермы между собой. Здесь важно иметь в виду, что у рыб, спермин которых приходят в овариальной жидкости в движение (см. выше), проникновение спермия в яйцо происходит в момент смешивания "сухих" половых продуктов, а не при последующем прибавлении воды.
Опытным путем этот факт был доказан разными авторами для кижуча, форели Кларк, свирского лосося, кеты, нами - для иссык-кульского чебачка. Вместе с тем А. С. Гинзбург (1963) доказала, что в данном случае осуществляется лишь первый этап оплодотворения - проникновение спермия через микропиле в цитоплазму (соединение гамет). Последующие этапы осуществляются только после помещения икринок в воду. Для тех видов рыб, спермин которых в овариальной жидкости остаются неподвижными, перемешивание икры и спермы является лишь подготовительным этапом к оплодотворению. Наши опыты с икрой османа и маринки показали, что соединение гамет и последующие этапы оплодотворения осуществляются у них лишь при добавлении к смеси икры и спермы воды, активирующей спермин.
При добавлении воды к смеси половых продуктов следует соблюдать такую степень разбавления овариальной жидкости, при которой спермин: а) наиболее активны, б) достаточно продолжительное время подвижны и в) не подвергаются сильной агглютинации, которая может значительно снизить результаты осеменения (Hartmann u. а., 1947). Предосторожность против агглютинации, естественно, не относится к тем видам рыб, у которых из икринок в овариальную жидкость не диффундирует вещество, вызывающее агглютинацию.
Важным моментом при осеменении икры является подбор оптимальной дозировки спермы, так как внесение недостаточного или чрезмерного количества спермы значительно снижает результаты оплодотворения и инкубации икры (Гинзбург, Зубова, Филатова, 1963; Персов, 1953 и др.). Не только для разных видов, но и для разных рас одного вида оптимальные дозировки спермы различны и зависят от температурных условий, при которых проводится осеменение (Персов, 1953).
Несмотря на большую важность, вопрос о дозировках спермы разрабатывается недостаточно интенсивно и преимущественно на осетровых, обладающих рядом особенностей, которые не позволяют перенести полученные данные на другие виды.
Наблюдаемые различия в результатах осеменения икры разным количеством спермы в известной степени связаны с характером оплодотворения у рыб (моно- и полиспермии). Накопившиеся в настоящее время факты свидетельствуют о том, что возможно, за исключением видов с внутренним оплодотворением, оплодотворение у рыб в норме моноспермное (Гинзбург, 1957; Гинзбург и др., 1963), хотя относительно осетровых имеется и иная точка зрения.
Наряду с дозированием спермы большое значение имеет применение для осеменения смеси молок от нескольких самцов.
Опыты по осеменению смесью спермы связаны с проблемой избирательности оплодотворения. В ряде работ было установлено, что избирательность оплодотворения имеет место и у рыб и что применение смеси спермы от нескольких самцов увеличивает возможность ее проявления: приводит к повышению оплодотворяемости икры, улучшению показателей выклевывания личинок (Персов, 1963) и интенсификации биохимических процессов у развивающихся зародышей.
Наши опыты по осеменению смесью спермы икры османа и чебачка, имевшие своей целью установить причину избирательности оплодотворения, дали следующие результаты.
При смешивании спермы чебачка и османа не возникает заметного увеличения или уменьшения активности и оплодотворяющей способности спермиев, которые могут обусловить механизм избирательного оплодотворения, как это имеет место у некоторых млекопитающих.
Преимущественное оплодотворение икры османа и чебачка спермиями чебачка объясняется неодинаковой активностью спермиев этих рыб при попадании их в окружающую икринки овариальную жидкость. Устранение специфического действия овариальной жидкости на спермин (отмывание икры от овариальной жидкости перед осеменением) приводит к исчезновению прежнего эффекта преимущественного оплодотворения икры сперматозоидами чебачка. Успешное оплодотворение отмытой от овариальной жидкости икры той или иной частью смеси зависит от видовых свойств спермиев, в частности от скорости движения их в воде.
Применение смеси спермы от нескольких самцов эффектно, по-видимому, прежде всего тем, что этим устраняется резкое снижение изменчивости стада, численность которого мы искусственно поддерживаем.
Литература
Гинзбург А. С. Время установления контакта спермия с яйцом при оплодотворении у осетровых рыб. "ДАН СССР", 1957, т. 115, № 4.
Гинзбург А. С. Соединение гамет без активации яйца у лососевых рыб. "Журнал общей биологии", т. XXIV, 1963, № 2.
Гинзбург А. С, Зубова С. Э., Филатова Л. А. Рациональный способ осеменения икры осетровых рыб. В сб. "Осетр, хоз-во в водоемах СССР". М., Изд-во АН СССР, 1963.
Персов Г. М. Дозирование спермиев как способ управления оплодотворением яйцеклеток у осетровых. "ДАН СССР", 1953, т. ХС, № 6.
Hamano Shigeru. On the spermatozoa agglutinating agents of the dog - salmon and rainbow trout egg. Bull. Jap. Soc. sci. fisherei, 1961, v. 27, No. 3.
Hartmann M., Medem F., Kuhn R., Bielig H. - I. Untersuchungem tiber die Befruchtungsstoffe der Regenbogenforelle. Ztschrift Naturf., 1947, Bd. 26.
Medem F., Rotheli A., Roth H. Biologischer Nachweis von Befruchtungsstoffe bei Felchen und Flussforelle. Schweiz. Ztschrift Hydrol., 1949, v. 11.
